在過去的幾十年中，半導體行業已經采取了許多措施來改善基于硅MOSFET(parasitic parameters)，以滿足開關轉換器(開關電源)設計人員的需求。行業效率標準以及市場對效率技術需求的雙重作用，導致了對于可用于構建更高效和更緊湊電源解決方案的半導體產品擁有巨大的需求。這個需求寬帶隙(WBG)技術器件應運而生，如碳化硅場效應管(SiC MOSFET) 。它們能夠提供設計人員要求的更低的寄生參數滿足開關電源(SMPS)的設計要求。650V碳化硅場效應管器件在推出之后，可以補充之前只有1200V碳化硅場效應器件設計需求，碳化硅場效應管(SiC MOSFET)由于能夠實現硅場效應管(Si MOSFET)以前從未考慮過的應用而變得更具有吸引力。

　　碳化硅MOSFET越來越多用于千瓦級功率水平應用，涵蓋如通電源，和服務器電源，和快速增長的電動汽車電池充電器市場等領域。碳化硅MOSFET之所以有如此的大吸引力，在于與它們具有比硅器件更出眾的可靠性，在持續使用內部體二極管的連續導通模式(CCM)功率因數校正(PFC)設計，例如圖騰功率因數校正器的硬開關拓撲中，碳化硅MOSFET可以得到充分利用。此外，碳化硅MOSFET也可應用更高的開關頻率，因而可以實現體積更小，更加緊湊的電源轉換器設計。

　　沒有免費的午餐

　　當然，世上是沒有免費午餐的，在內部體二極管和寄生參數方面，碳化硅MOSFET比硅MOSFET具有更多的優勢，但代價是在某些方面參數碳化硅MOSFET性能比較差。這就要求設計人員需要花時間充分了解碳化硅MOSFET的特性和功能，并考慮如何向新拓撲架構過渡。有一點非常明顯：碳化硅 MOSFET 并不是簡單地替換硅MOSFET，如果這樣使用碳化硅MOSFET可能會導致效率下降而不是升高。

　　例如，碳化硅CoolSiC™器件的體二極管正向電壓(VF)是硅CoolMOS™器件的四倍。如果不對電路進行相應調整，很有機會在諧振LLC轉換器上在輕負載時效率可能下降多達0.5%。設計人員還應注意，如果要在CCM圖騰PFC設計中獲得最高的峰值效率，則必須通過打開碳化硅MOSFET溝道而不是只通過體二極管進行升壓。

　　另一個要考慮的因素是器件結殼熱阻，這方面CoolMOS™稍有優勢，由于CoolSiC™芯片尺寸較小，在相同封裝情況下，CoolSiC™熱阻為1.0K/W(IMW65R048M1H)，而CoolMOS™則為 0.8K/W(IPW60R070CFD7)，但實證明這些熱阻的差異在實際設計中可以忽略。

　　在工作溫度范圍內導通電阻與硅器件比較

　　從器件參數上，設計人員可以快速明白碳化硅MOSFET其中好處之一，這個個參數是導通電阻 RDS(on)。在芯片溫度100°C 時，CoolSiC™有較低的倍增系數(multiplication factor，K)，約為 1.13，而 CoolMOS™則為1.67，這意味著在芯片溫度100°C時的工作溫度下，一個84mΩ的CoolSiC™器件具有與57mΩ CoolMOS™器件相同的RDS(on)。這也清楚地表明，僅僅比較數據手冊中硅MOSFET和碳化硅MOSFET的 RDS(on)并不能反應實際導通損耗的問題。在芯片溫度低范圍，CoolSiC™由于其較低的斜率倍增系數和對溫度的低依賴性，讓CoolSiC™具有更高的擊穿電壓V(BR)DSS，因此比硅器件具有更大優勢，這對于那些位于室外或需要在低溫環境中啟動的設備非常有幫助。

　　圖1：在芯片溫度25°C工作溫度兩種器件導通電阻基本相當，溫度對CoolSiC™RDS(on)的影響比CoolMOS™要低

　　與CoolMOS™驅動設計中相同，CoolSiC™ MOSFET也可以使用EiceDRIVER™驅動集成電路。但是，應注意的是，由于傳輸特性的差異(ID 與 VGS)，CoolSiC™這個器件的柵極電壓(VGS)應以18V驅動，而不是CoolMOS™使用的典型值12V。這樣才可提供CoolSiC™數據表中定義的RDS(on)，如驅動CoolSiC™電壓限制為15V時它的導通電阻值高出18%。如果設計CoolSiC™電路時允許選擇新的驅動集成電路器，則值得考慮具有較高欠壓鎖定(約13V)的驅動集成電路，以確保CoolSiC™和系統可以在任何異常工作條件下安全運行。 碳化硅MOSFET的另一個優點是在25°C至150°C溫度之間，對傳輸特性的改變非常有限。

　　圖2：在25°C(左)和150°C(右)的傳輸特性曲線表明，碳化硅MOSFET受到的影響明顯低于硅MOSFET。

　　避免負柵極電壓