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开关损耗最新视觉报道_开关损耗和导通损耗(2024年11月全程跟踪)

内容来源：麦吉窗影视所属栏目：热点更新日期：2024-11-30

开关损耗

大功率MOS工作频率为什么不超过1兆赫兹大功率MOS管的工作频率不超过1兆赫兹（MHz）主要受以下几个因素限制： ‌开关速度与损耗‌：MOS管的开关速度由其内部物理特性决定，包括栅极到源极的结电容、开关时间等。高频操作下，开关损耗和驱动损耗增加，限制了最高工作频率‌12。 ‌材料与设计‌：传统MOSFET的工作频率较低，而碳化硅MOSFET等新材料虽能提高工作频率，但大功率应用中的设计和散热问题仍限制其频率提升‌3。 ‌功耗承受能力‌：频率提高导致开关次数增多，功耗增大。MOS管需能承受高频下的功耗，否则易损坏‌23。综上所述，大功率MOS管的工作频率受物理特性、材料与设计、功耗承受能力的共同限制，因此通常不超过1MHz‌12。

双极型晶体管的开关特性详解 𐟚抣## 开关特性的定义 𐟔犥œ襼€关电源等电子设备中，双极型晶体管常常被用作电子开关。它的开关特性指的是晶体管在导通和截止两种状态之间转换的能力。当晶体管处于导通状态时，相当于开关的“接通”；而当晶体管处于截止状态时，则相当于开关的“断开”。开关特性的描述 𐟓ˆ 导通与截止状态 𐟒እＩ€š状态：当基极电流增加时，它会吸引更多的电子从发射区进入基区，并形成集电极电流。当集电极电流达到饱和时，晶体管就被认为已导通。截止状态：当基极电流减小或为零时，基区中的电子和空穴数量减少，导致集电极电流减小或为零。此时，晶体管被认为已截止。开关过程中的时间参数 ⏱️ 延迟时间（ta）：在基极驱动脉冲加入后，集电极电流开始增长之前所需的时间。它正比于发射结电容，反比于发射结的面积。上升时间（tr）：集电极电流从10%增长到90%所需的时间。它取决于晶体管的放大系数（hfe）和基极电流的增长速度。存储时间（ts）：在驱动脉冲截止后，集电极电流从90%降低到10%所需的时间。它反映了基区存储电荷的消散速度。下降时间（tf）：集电极电流从90%降低到10%之后继续下降到零所需的时间。它取决于晶体管的内部结构和工艺。导通时间（ton）为延迟时间（ta）与上升时间（tr）之和，关断时间（toff）为存储时间（ts）与下降时间（tf）之和。这些时间参数共同构成了晶体管的开关特性。开关损耗 𐟔劥œ襯𜩀š和截止过程中，晶体管会处于放大区，其管压降会增大，从而导致功耗增加。这部分功耗被称为开关损耗。导通时间和截止时间越长，开关损耗就越大。影响开关特性的因素 𐟌 晶体管的结构和工艺：不同的晶体管结构和工艺会影响其内部载流子的流动和存储电荷的消散速度，从而影响开关特性。驱动电路的设计：合理的驱动电路设计可以减小延迟时间和上升时间，提高晶体管的开关速度。工作频率：当工作频率升高时，晶体管的开关特性会受到影响。特别是二极管的反向恢复时间，当工作频率过高时，二极管可能无法在正向脉冲后及时恢复其单向导电性。

【ROHM开发出实现业界超低损耗和超高短路耐受能力的1200V「IGBT」】第4代1200V IGBT通过改进包括外围结构在内的器件结构，不仅实现了高达1200V的耐压能力和符合车载电子产品标准的可靠性，还实现了10⵳ec.（Tj＝25℃时）的业界超高短路耐受能力以及业界超低的开关损耗和导通损耗特性网页链接

3分钟了解半导体行业的明星材料：SiC 今天我们来聊聊半导体行业中的一颗璀璨明星——SiC（碳化硅）。这种材料在晶圆和功率器件制造中扮演着至关重要的角色。 𐟔 化学组成： SiC 是由硅（Si）和碳（C）元素组成的化合物，化学式为 SiC。 𐟌Ÿ 材料性质：碳化硅拥有出色的物理和化学特性，包括高熔点、高导热性、高强度、硬度大、化学惰性等，使其在高温、高频和高压环境下表现出色。 𐟒𛠥Š导体应用：在半导体行业，SiC 主要用于晶圆衬底和功率器件的制造。与传统的硅功率器件相比，SiC 器件具有更高的工作温度、更低的导通和开关损耗、更高的工作频率。 𐟌 光电子学应用：碳化硅在光电子学领域也有广泛应用，如 SiC 光电探测器和 SiC LED。由于其较宽的能隙，SiC 在紫外光谱范围内具有优异性能。 𐟚— 行业应用： SiC 功率器件的广泛应用推动了高效、高温和高频率的功率电子系统的发展，有助于提高电力转换和控制设备性能。适用于多个下游行业，包括电动汽车、光伏能源、工业电力系统等。 𐟓ˆ 市场前景：随着技术的不断发展，SiC 功率器件在功率电子领域中的应用前景仍然非常广阔，预计未来5年内SiC功率器件市场规模仍将保持超过30%的年复合增长。

电动车功率控制新星：碳化硅（SiC） 𐟚— 电动车的电机驱动系统需要一种能够高效转换直流电为交流电的元器件，而目前主流的功率控制单元主要依赖IGBT（绝缘栅双极型晶体管）。然而，IGBT的性能已经接近瓶颈，因为其材料硅（Si）的物理特性难以再有突破。 𐟒ᠧ⳥Œ–硅（SiC）作为一种新型的功率半导体材料，以其优异的物理特性和工作性能脱颖而出。它的绝缘击穿场强是硅的10倍，禁带宽度是硅的3倍，这使得碳化硅在耐高压、耐高温以及开关速度方面表现出色。 𐟔砨€高压：碳化硅的禁带宽度使其能够承受更高的电压。例如，击穿一厘米厚的硅需要30万伏的电压，而击穿同样厚度的碳化硅则需要高达220万伏特的高压。这意味着采用碳化硅的器件可以做得更小，有助于电动车功率单元的小型化和轻量化。 𐟌᯸ 耐高温：在热导率方面，碳化硅几乎是硅的三倍，这意味着它能够更快地散热。理论上，碳化硅器件可以工作在200摄氏度以上的温度，而硅器件的温度仅为150摄氏度。这使得碳化硅更适合用于电动车电机高转速、控制功率单元温度高的工况。 ⚡ 开关速度更快，损耗低：碳化硅的开关速度更快，这使得开关损耗大大降低。相比IGBT，碳化硅模块提升了5%的系统效率，这意味着电动车的续航能力会增加5%。如果是一辆续航400公里的电车，采用碳化硅会增加20公里的续航。特斯拉在Model 3上大规模使用碳化硅零件，使得其逆变效率从Model S的82%提升到Model 3的90%。 𐟏Ž️ 综上所述，碳化硅的物理特性使其更加适配电动车的800V平台，为电动车的性能提升提供了新的可能。

【Vishay推出采用eSMP⮧𓻥ˆ—SMF（DO-219AB）封装的全新1 A和2 A Gen 7 1200 V FRED Pt⮨𖅥🫦⥤整流器】器件Qrr低至105 nC，VF为1.10 V，在降低开关损耗的同时，可降低寄生电容并缩短恢复时间网页链接「张国斌的芯发布」

网页链接在不断追求减小电路板尺寸和提高效率的征途中，氮化镓场效应晶体管(GaNFET)功率器件已成为破解目前难题的理想选择。GaN是一项新兴技术，有望进一步提高功率、开关速度以及降低开关损耗。这些优势让功率密度更高的解决方案成为可能。

发现一个特别挺奇怪的现象! 房子如果长期不住人的话，家里面的水龙头会坏掉，开关会坏掉，门锁会坏掉，墙皮会脱落，橱柜衣柜等会变形。衣服鞋子如果长期不穿，就会老化的不能穿了，一穿就坏! 反正不管什么东西，要是长期不使用，就会坏的格外的快! 反而经常用着的东西，越用越好用，有效期限更久一些! 不知道是什么原因呢? 还有农村老家的房子，就更明显，长期不住人的房子，你从那路过一眼就能感觉出来这里没住人。按道理来讲不住人没有损耗不应该更持久耐用吗？怎么会破财的如此之快呢？#动态连更挑战#

马斯克画的大饼被汇川做出来了 2023年3月的特斯拉投资者日上特斯拉公布了很多黑科技（画了很多大饼）其中一项是下一代车型减少75%的SiC使用量当时大家都在猜特斯拉是怎么做到的，一种比较可靠的说法是“Si IGBT和SiC混用” 没想到现在国内的供应商汇川联合动力已经做出来了，当然芯片还是用的英飞凌功率芯片，目前只有比亚迪和中车的份额比较高，还有很多在追赶，比如理想、蔚来都在研发SiC芯片，已经部分量产 SiC碳化硅功率芯片最大的优势是开关速度快，损耗小，缺点是成本高 Si IGBT则已经是非常成熟的技术，成本较低，缺点是开关损耗比较大，整体效率一般现在将二者结合的话，开或关的时候用SiC，平稳运行时用IGBT，当然有时也可以并联相比全部用SiC芯片，成本可以大幅降低同时整体效率相比全部SiC只降低了0.3% 相比IGBT成本提升不大，但综合工况效率能提升3% 如果按照马斯克的减少75%的SiC用量，那就是SiC和IGBT是1：3的用量总体来看，中国新能源车的产业链还是非常强的 SiC MOSFET和Si IGBT 混用在未来估计会是一种非常常见的方案【来自懂车帝车友圈】

在MOS驱动电路中串联大电感后，可能会产生以下影响：形成谐振电路：大电感与MOS管的寄生电容（如Cgd、Cge）可能形成谐振电路，对开关驱动信号中的高频谐波分量产生谐振，进而引起功率管输出电压的波动。这种波动可能导致MOS管在开关过程中产生震荡波形，增加开关损耗，甚至可能因震荡过大而击穿MOS管。增加开关过渡时间：串联的大电感会减缓驱动电流的变化率，导致MOS管的栅极电压上升或下降速度变慢，从而增加MOS管的开关过渡时间。这会增加MOS管的功耗，并可能影响电路的整体性能。影响驱动能力：串联大电感后，驱动电路的等效阻抗增加，可能降低驱动电路对MOS管的驱动能力。这可能导致MOS管无法完全导通或关断，影响电路的稳定性和可靠性。为了避免上述不利影响，通常需要根据具体的MOS管和电路分布杂散电感来确定串联电阻的阻值。这个电阻可以增大MOS管驱动回路中的损耗，降低谐振回路的Q值，使得电感与电容谐振现象快速衰减。同时，也需要合理设计驱动电路的布局和布线，以减小寄生电感的影响。