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碳化硅結型場效應晶體管（SiC JFET）因其低導通電阻（RDS.A）而在特定應用場景中展現出明顯優勢。然而，其常開特性限制了它在需要常關狀態的應用中的直接使用。為了克服這一局限，研究者提出了一種結合SiC JFET和低壓硅MOSFET的Cascode配置方案，以實現常關開關模式。
Cascode結構通過將一個SiC JFET與一個低壓、常關的硅MOSFET串聯起來構建，其中JFET的柵極連接到MOSFET的源極。這種設計使得整個結構能夠在無外部柵源電壓時保持關閉狀態。具體而言，當MOSFET導通時，其漏源電壓為負值，這導致JFET柵源電壓接近零，使其進入導通狀態；反之，當MOSFET關斷且存在正向漏源電壓時，JFET柵源電壓下降至低于閾值電壓而關斷。
在實際應用中，有兩種主要的物理布局方式：分立式和堆疊式。分立式Cascode采用并排芯片的方式，其中SiC JFET通常通過銀燒結固定在封裝引線框架上，而MOSFET則安裝在一個金屬鍍層陶瓷隔離器上，并有兩組獨立的連接線分別連接JFET源極/MOSFET漏極和MOSFET源極/引腳。相比之下，堆疊式Cascode取消了JFET源極與MOSFET漏極之間的連接線，降低了雜散電感的影響，同時采用了更細的連接線來優化電氣性能。
用于Cascode結構的MOSFET專門針對此配置進行了優化設計，具有較低的導通電阻RDS(on)，大約僅為相同條件下SiC JFET的十分之一，并且具備低反向恢復電荷QRR等優點。這些特點使MOSFET能夠有效地控制高電壓條件下的電流流動，同時減少功耗。另一方面，由于大部分開關和導通損耗集中在JFET上，因此整體系統的效率得到了提升。
值得注意的是，Cascode結構不僅擁有靈活多變的柵極驅動電壓范圍，還提供了更高的增益。在室溫環境下，該結構的柵極閾值電壓約為5V，無需施加負電壓即可正常工作。此外，柵極驅動電壓范圍廣泛，可達±20V，進一步增強了電路設計的靈活性。更重要的是，即使是在極端的柵源電壓下（如超過8V），其電導率變化也極為有限，這意味著可以通過較小的自舉電壓來驅動整個系統，從而降低柵極驅動器的成本和能耗。
綜上所述，通過巧妙地結合SiC JFET和低壓硅MOSFET形成Cascode結構，研究人員成功解決了傳統SiC JFET存在的常開特性問題，實現了高效的常關開關模式。這一創新不僅提升了設備的整體性能，還在多個方面展示了優越的技術優勢，有望在未來電力電子領域發揮重要作用。
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