低损耗、高结温！基本半导体混合碳化硅分立器件性能优势介绍

目前市面上主流的IGBT产品其续流二极管为快恢复二极管（FRD），是上文提到的硅PIN二极管的一种，因此混管使用的碳化硅SBD与硅FRD在材料和结构上都有所不同，在此分别对其进行比较。在相同的结构中，碳化硅材料的耐压特性表现要远远强于硅材料；相同的材料下，快恢复二极管FRD可以比肖特基势垒二极管SBD承受更高的电压。因此在耐压特性表现上可以得出碳化硅FRD＞碳化硅SBD＞硅FRD＞硅SBD，而由于碳化硅SBD的耐压能力可以轻松达到1200V以上，基本可以满足大部分市场需求，所以碳化硅FRD并不常见。下图为相同IGBT分别搭配硅FRD与碳化硅SBD的双脉冲测试示意图，以及在不同电压下的开通关断过程中的器件损耗数据对比。

从表中数据可以看出，相同的电压等级下，混管的关断损耗与传统IGBT相差不大，但开通损耗要比传统IGBT小30%~40%。同时当VDC从600V 增加到800V时，传统IGBT的总损耗增大了50%，而混管的总损耗只增大了25%。

混管的SBD内部结构中载流子多子为电子，硅FRD内部结构中载流子为电子和空穴，因此相比于硅FRD，碳化硅SBD的关断速度更快，且几乎没有反向恢复与正向恢复现象。而评估硅FRD的关键参数就是反向恢复电荷Qrr和反向恢复时间Trr。Qrr越大，Trr越大，产生的损耗也就越大，硅FRD的Qrr和Trr都会随着温度升高而增大，也意味着反向恢复行为变差。下图是高结温下的混管与传统IGBT在开通关断过程中的器件损耗数据情况。