SiC器件IGBT模块是否有必要提高结温
众所周知,SiC材料具有许多重要特性:其击穿电场强度是硅材料的10倍左右,最高结温可达600℃……因此,SiC器件结构具有天生的耐高温能力,在真空条件下耐压甚至可达400至600℃。SiCMOSFET自身损耗小,发热量小,自身温升相对较小。“SiC的导热率比硅更好,(大约是硅的三倍),熔点更高(2830℃,而硅是1410℃),所以本质上SiC的耐受温度比硅高出很多。”所以,SiC更适合高温工作环境。
2010年5月,一家头部公司称其新技术显著提高了IGBT模块寿命10倍,输出功率可以增加25%,支持高达200℃结温。如果硅器件也能够这样,我们也就不会在这里讨论SiC结温了。
事实上,150℃结温仍是SiC目前的最高标准,175℃结温等级刚开始崭露头角,封装也在准标准化阶段,耐针对200℃乃至更高结温对封装材料和工艺的要求十分严苛,且必须根据片芯特征进行定制设计,才能满足更高的导热和散热性要求。
从应用角度看,MOSFET、IGBT,包括SiCMOSFET器件数据表载明的最高结温就是175℃。最高结温受芯片和封装的影响。结温从125℃提高到150℃,花了约20年时间;从150℃提高至175℃,又是差不多10年,业界曾认为到2020年,200℃器件就可以市场化,但是并没有实现。
有没有必要提高结温?上面说过,现在硅和SiC器件的最高结温也就是175℃,是否有必要提高结温呢?相关业内人士认为:“让SiC方案的额定温度超过175℃是实现产品差异化的重要因素。这需要增加SiC产品的安全工作区(SOA)。另一方面,由于缺乏可用的通用封装材料,高额定温度的封装离实现还有很长的路要走。”
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