碳化硅（SiC）器件憑借其卓越的性能表現，正在電力電子領域掀起一場革命。與傳統的硅（Si）MOSFET和IGBT相比，SiC器件具有更高的運行頻率、更低的開關和導通損耗以及更好的熱導率，這使得它們在實現高功率密度設計時更具優勢。安森美（onsemi）最新發布的1200V分立器件和模塊中的M3S技術進一步推動了這一趨勢，特別是在電動汽車應用中展現了巨大潛力。

SiC器件的優勢

SiC器件的獨特材料特性使其在多個方面優于傳統Si器件：

高運行頻率：SiC器件可以實現更高的開關頻率，從而減少磁性元件的尺寸，提高系統的功率密度。

低開關和導通損耗：SiC器件的電介質擊穿強度更高、能量帶隙更寬且熱導率更優，這些特性有助于降低開關和導通損耗，提升能效。

更寬的工作溫度范圍：SiC器件可以在更寬的溫度范圍內穩定工作，適合嚴苛環境下的應用。

這些優勢使SiC器件在電動汽車的關鍵組件中得到廣泛應用，如主驅逆變器、DC-DC轉換器和車載充電器（OBC）等。

安森美的M3S技術

安森美推出的M3S技術代表了SiC MOSFET技術的最新進展。該技術歷經三代發展，從第一代M1到第三代M3，不斷優化性能并降低導通電阻（RSP）。M3S技術特別適用于低電池電壓領域的高速開關應用，提供650V和1200V兩種電壓等級選項。

技術說明：

M1：采用經典的平面DMOS結構，標志著安森美首次進軍SiC MOSFET市場。

M2：布局從正方形轉變為細長的六邊形，提高了單元電芯密度，并將襯底減薄70%以上，降低了寄生電阻，使RSP下降20%。

M3：引入條形設計，大幅減小單元電芯間距，使RSP再降30%。M3技術分為M3S和M3E/M3T兩種產品線，M3S專注于超低RSP，適合高速應用。

產品組合： M3S 650V SiC MOSFET器件廣泛應用于400V電動汽車市場，尤其適用于車載充電器和DC-DC轉換器。該系列產品提供三種封裝選項（TO-247-3、TO-247-4和D2Pak），導通電阻分別為23mΩ和32mΩ。不同封裝的電容相似，但功耗（PD）和結至外殼熱阻（RθJC）略有差異。

TO-247-4：四引腳版本通過開爾文源連接，顯著降低了柵極環路中的寄生電感，提升了開關性能，降低了漏源電壓尖峰和柵極振鈴，從而降低EMI并提高可靠性。

D2PAK：緊湊尺寸適合高集成度和高密度設計，但散熱管理更具挑戰性，因其散熱焊盤需通過PCB連接到散熱片，增加了額外的熱阻。

應用場景與優勢

SiC MOSFET在電動汽車中的應用主要集中在以下幾個方面：

主驅逆變器：SiC MOSFET的低損耗和高效率特性使其成為主驅逆變器的理想選擇，能夠顯著提升車輛的整體能效。

DC-DC轉換器：SiC器件的高開關頻率和低損耗有助于減小磁性元件的體積，提高變換器的功率密度和效率。

車載充電器（OBC）：使用SiC器件替代基于Si的電源MOSFET，不僅提高了OBC的功率密度和能效，還降低了系統成本。

未來展望

隨著電動汽車市場的快速發展，SiC器件的需求將持續增長。安森美通過不斷的技術創新和產品優化，致力于為客戶提供高性能、低成本的解決方案。M3S技術的成功推出，不僅展示了SiC器件在電動汽車領域的巨大潛力，也為未來的電源轉換技術指明了方向。

總之，SiC MOSFET以其卓越的性能和廣泛的適用性，正在成為電力電子領域的關鍵技術。安森美憑借其先進的M3S技術，在推動電動汽車電源轉換技術進步的同時，也為行業帶來了更多可能性。我們期待看到更多基于這項技術的創新應用，進一步推動電動汽車和其他高要求行業的技術發展。