近日，清纯半导体正式推出1200V/3.5 mΩ的SiC MOSFET芯片（型号：SG2MA35120B）及对应SOT227封装器件（型号：S1P04R120SSE），以满足客户在高性能、大功率应用的需求。图 1和图2 分别展示了该芯片单管SOT227封装 (图3）的输出和击穿特性曲线。在室温下，该芯片电阻为3.5毫欧，击穿电压不低于1600V。本产品通过设计和工艺的改进，完成对芯片电流路径上高温分布电阻的优化，特别是沟道电阻与N型区电阻的折中设计，实现了优秀的电阻温度系数。测试结果表明在175℃下芯片导通电阻仅为室温下电阻的1.5倍。
图1. SiC MOSFET 输出特性。在Tj = 25℃,Vgs = 18 V，RDS(on) = 3.5 mΩ
图2. SiC MOSFET 耐压特性。在Tj = 25℃,Vgs = 0 V，击穿电压超过1600V
（a） （b）
图3. S1P04R120SSE 封装产品（a）及电路符号图 （b）
随着碳化硅（SiC）材料质量和制造技术的不断提升，大电流、低导通电阻SiC功率芯片得以实现，同时也将进一步简化功率模块封装，加速SiC在新能源汽车等领域的应用。本产品通过结构、工艺的优化设计，显著降低了部分关键缺陷对性能的影响；同时采用了更低的比电阻设计技术，降低了同电阻下的芯片面积，从而使成品率降低趋势得以控制，实现了大电流、低电阻芯片的量产。另一方面，SiC MOSFET在大功率应用中，容易受到各类干扰的影响而发生栅极的误开启，如上下管之间电容自充电引起的寄生开启（Parasitic Turn-on），以及不同桥臂之间的串扰等。本产品通过对栅极微结构布局的优化，一方面提升了输入电容Ciss与转移电容Crss的比值，另一方面提高了阈值电压，从而实现对串扰的抑制。如图4所示，产品在800V电压下的Ciss/Crss的电容比达到580以上。图5比较了器件阈值电压和温度的关系，在25℃下阈值电压达到3.2V，175℃下阈值电压高于2V。在应用方面，该芯片兼容18V与15V驱动电压，适应不同驱动电路的开发需求，方便对IGBT在各种应用的直接替代。
图4. SiC MOSFET 电容及电压特性
图5. SiC MOSFET 阈值电压随温度的变化曲线
中国科学院电工研究所基于芯片产品SG2MA35120B完成了低杂感半桥模块封装，双脉冲测试波形如图6所示。中国科学院电工研究所研究员宁圃奇表示: “在中科院交叉团队项目和国家重点研发计划新能源汽车专项项目的支持下，该单颗芯片在环境温度为150°C且母线电压为800V时实现了350A的电流输出能力。本芯片特别适用于大功率车用电驱系统，可有效抑制并联大数量小电流芯片带来的不均流、不均温难题”。
图6. 双脉冲测试波形
清纯半导体始终坚持技术引领，推出的系列碳化硅产品以优异的性能和高可靠性获得了广大用户的一致认可。目前，清纯半导体已在750V、1200V、1700V、2000V等电压平台上完成数十种碳化硅器件的开发与量产，并布局了完善的产能保障体系和严格的质量管理体系，清纯半导体将在中国碳化硅原创技术策源地和领先供应商的道路上不断取得新的突破。
