近日，清純半導體正式推出1200V/3.5 mΩ的SiC MOSFET芯片（型號：SG2MA35120B）及對應SOT227封裝器件（型號：S1P04R120SSE），以滿足客戶在高性能、大功率應用的需求。圖 1和圖2 分別展示了該芯片單管SOT227封裝 (圖3）的輸出和擊穿特性曲線。在室溫下，該芯片電阻為3.5毫歐，擊穿電壓不低于1600V。本產品通過設計和工藝的改進，完成對芯片電流路徑上高溫分布電阻的優化，特別是溝道電阻與N型區電阻的折中設計，實現了優秀的電阻溫度系數。測試結果表明在175℃下芯片導通電阻僅為室溫下電阻的1.5倍。
圖1. SiC MOSFET 輸出特性。在Tj = 25℃,Vgs = 18 V，RDS(on) = 3.5 mΩ
圖2. SiC MOSFET 耐壓特性。在Tj = 25℃,Vgs = 0 V，擊穿電壓超過1600V
（a） （b）
圖3. S1P04R120SSE 封裝產品（a）及電路符號圖 （b）
隨著碳化硅（SiC）材料質量和制造技術的不斷提升，大電流、低導通電阻SiC功率芯片得以實現，同時也將進一步簡化功率模塊封裝，加速SiC在新能源汽車等領域的應用。本產品通過結構、工藝的優化設計，顯著降低了部分關鍵缺陷對性能的影響；同時采用了更低的比電阻設計技術，降低了同電阻下的芯片面積，從而使成品率降低趨勢得以控制，實現了大電流、低電阻芯片的量產。另一方面，SiC MOSFET在大功率應用中，容易受到各類干擾的影響而發生柵極的誤開啟，如上下管之間電容自充電引起的寄生開啟（Parasitic Turn-on），以及不同橋臂之間的串擾等。本產品通過對柵極微結構布局的優化，一方面提升了輸入電容Ciss與轉移電容Crss的比值，另一方面提高了閾值電壓，從而實現對串擾的抑制。如圖4所示，產品在800V電壓下的Ciss/Crss的電容比達到580以上。圖5比較了器件閾值電壓和溫度的關系，在25℃下閾值電壓達到3.2V，175℃下閾值電壓高于2V。在應用方面，該芯片兼容18V與15V驅動電壓，適應不同驅動電路的開發需求，方便對IGBT在各種應用的直接替代。
圖4. SiC MOSFET 電容及電壓特性
圖5. SiC MOSFET 閾值電壓隨溫度的變化曲線
中國科學院電工研究所基于芯片產品SG2MA35120B完成了低雜感半橋模塊封裝，雙脈沖測試波形如圖6所示。中國科學院電工研究所研究員寧圃奇表示: “在中科院交叉團隊項目和國家重點研發計劃新能源汽車專項項目的支持下，該單顆芯片在環境溫度為150°C且母線電壓為800V時實現了350A的電流輸出能力。本芯片特別適用于大功率車用電驅系統，可有效抑制并聯大數量小電流芯片帶來的不均流、不均溫難題”。
圖6. 雙脈沖測試波形
清純半導體始終堅持技術引領，推出的系列碳化硅產品以優異的性能和高可靠性獲得了廣大用戶的一致認可。目前，清純半導體已在750V、1200V、1700V、2000V等電壓平臺上完成數十種碳化硅器件的開發與量產，并布局了完善的產能保障體系和嚴格的質量管理體系，清純半導體將在中國碳化硅原創技術策源地和領先供應商的道路上不斷取得新的突破。
