碳化硅MOSFET与Si MOSFET的比较

MOSFET是现代电子产品的基本组成部分，被认为是上个世纪最重要的发明之一。然而，MOSFET已经有所改进，包括从硅（Si）转向碳化硅（SiC），这显着提高了它们的性能。但到底什么是MOSFET？

场效应管基础知识

MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）是一种场效应晶体管，这意味着它通过使用电场来控制电流。MOSFET 通常有三个端子：栅极、漏极和源极。漏极和源极之间传导的电流通过施加到栅极的电压进行控制。与其他类型的晶体管相比，MOSFET具有更高的功率密度，这是一个明显的优势。此外，与BJT（双极结型晶体管）相比，MOSFET需要最少的输入电流来控制负载电流。

MOSFET 的快速历史

MOSFET由贝尔实验室的Mohamed M. Atalla和Dawon Kahng于1959年发明，现代电子产品中MOSFET无处不在，被广泛认为是电子领域最重要的发明。它们很快被证明是计算机、数字革命、信息革命和硅时代不可或缺的。

开发MOSFET的关键之一是创新的表面钝化方法，这是使用热氧化构建工作MOSFET的主要障碍。MOSFET上的绝缘体是二氧化硅，而导体是晶体硅。

长期以来，硅一直是MOSFET的首选半导体材料。然而，在Wolfspeed创造了第一个SiC MOSFET之后，发生了重大转变。碳化硅已被证明是MOSFET技术的游戏规则改变者，具有多种优势。

碳化硅相对于硅的优势

在半导体技术中使用时，碳化硅比硅具有许多优势，包括：

更高的临界击穿场，这意味着可以在保持额定电压的同时仍减小器件的厚度

带隙更宽，在相对较高的温度下漏电流更低

更高的导热性，支持更高的电流密度

全面减少能量损失

在MOSFET中使用碳化硅代替Si也会导致：

降低开关损耗，这会影响 MOSFET 从阻塞过渡到导通时发生的损耗（反之亦然）

更高的开关频率，这意味着可以使用更小的外围元件（例如滤波器、电感器、电容器、变压器）

提高临界击穿强度，约为硅可达到的 10 倍

更高的运行温度，这意味着简化的冷却机制（例如散热器）

碳化硅与硅：碳化硅获胜

与硅级产品相比，碳化硅 MOSFET 具有更好的整体性能、更高的效率、更高的开关频率和更紧凑的组件。越来越多的工程师转向碳化硅MOSFET，并利用它们提供的优越性能。

审核编辑：郭婷