SiC MOSFET短路时间偏弱：破解瓶颈，森国科新品给出强劲答案

Release time：2025-08-13
author：AMEYA360
source：森国科
reading：215

　　SiC MOSFET以其优异的耐压、高开关频率和低损耗性能，正持续推动着新能源车、光伏逆变和工业电源等领域的变革。然而，相比传统硅基IGBT，大多数SiC MOSFET暴露出一个明显的技术挑战：短路耐受时间(TSC)相对偏短(通常≤ 3μs)，这一特性增加了工程师在实际使用时候的应用难度，阻碍了其在大功率、高可靠性应用场景中快速使用进程。

　　为何SiC MOSFET更“怕”短路?SiC材料先天特性是短板的核心源头

　　01更快的热失控

　　SiC卓越的热导率在短路时变成了“双刃剑”，它能极快地将短路点高温扩散开来，导致更大区域的结温飙升直至器件烧毁;

　　02饱和电流密度更高

　　同样沟道尺寸下，SiC导通能力更强，带来异常严峻的短路电流冲击;

　　03更薄的栅氧层

　　追求低导通电阻需微缩单元尺寸与减薄栅氧，使得器件在高压过流下更易发生栅氧击穿;

　　04材料失配挑战

　　SiC材料内部微管等固有缺陷，在极端电气应力下容易成为失效起点。

　　面对SiC MOSFET 短路时间偏弱的问题，通常的解决方法一是在驱动电路方面尽量做好保护，比如采用智能驱动保护电路，二是系统协同保护设计。

　　PART01

　　智能驱动保护电路通常有三种措施

　　——高速电流检测 + 逻辑保护

　　部署响应达纳秒级的电流采样单元(如无感电阻，罗氏线圈)，配合硬逻辑快速关断;

　　——有源米勒钳位技术

　　主动抑制米勒效应导通导致的误导通风险，保护其在关断安全区;

　　——软关断策略

　　感知短路后，实施栅压缓降的非硬关断方式(如“两步关断”)，避免过高di/dt引发的浪涌电压损坏器件。

　　PART02

　　系统协同保护设计有如下两种措施

　　缩短驱动回路，选用高频性能更佳、驱动功率足够大的专用驱动IC，从源头提升响应速度;

　　充分利用控制器(如DSP、MCU)的算法优化短路检测速度和关断保护逻辑。

　　面对SiC MOSFET 短路时间偏弱的难题，森国科研发团队通过工艺创新及器件结构设计创新，推出了行业领先的4.5μs 的SiC MOSFET。

　　在这一技术攻坚背景下，森国科推出业界领先的1200V/40mΩ SiC MOSFET产品K3M040120-J，该器件最大亮点在于实现了高达4.5µs的短路耐受时间，树立了同类产品的性能新标杆，显著提升了大功率新能源系统的安全性和可靠性裕量。

森国科K3M040120-J的产品规格书

SiC MOSFET短路时间偏弱：破解瓶颈，森国科新品给出强劲答案

K3M040120-J 实测的短路耐受时间波形图

SiC MOSFET短路时间偏弱：破解瓶颈，森国科新品给出强劲答案

　　短路耐受时间是SiC MOSFET进入电动引擎等高可靠场景的重要敲门砖。森国科短路耐受时间加强系列的问世突破了材料限制，引领产品鲁棒性迈入新阶段，为国产高端SiC 功率半导体产业注入强大引擎。未来随着设计与工艺的持续迭代，“短板”正不断被克服。随着设计协同优化与新型保护技术的成熟普及，SiC MOSFET将继续赋能全球绿色电力产业。


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森国科推出2000V SiC MOSFET、JBS & Easy3B 功率模块系列产品，满足1500V 以上高压应用场景
行业新闻

森国科推出2000V SiC MOSFET、JBS & Easy3B 功率模块系列产品，满足1500V 以上高压应用场景

　　在如今的科技发展浪潮中，电力电子器件的性能对众多领域的发展至关重要。随着1500V 光储系统的广泛应用，1000V/800V 新能源汽车架构平台的蓬勃发展，高压兆充的快速布局，森国科及时推出了 2000V SiC 分立器件及模块产品。森国科的2000V SiC产品系列正是顺应市场需求而生，它能在提高效率、降低损耗等方面发挥重要作用。　　众所周知，1500V高压光伏系统具备多方面显著优势。其通过增加串联光伏组件块数、减少并联电路数量，有效削减接线盒及线缆数量。电压提升后，线缆损耗进一步降低，系统发电效率得以提高。　　同时，设备(逆变器、变压器)的功率密度提升，体积减小，降低运输和维护工作量，有利于降低光伏系统成本。此外，顺应高压并网发展趋势，该系统在未来的能源格局中更具适应性和竞争力。　　在光伏发电侧，当光伏组串的母线电压高达1500V的时候，就要求逆变器的输入侧能承受1500V的电压，从而要求逆变器内部的高压侧功率器件的耐压要求高达2000V以上，而电压越高就越能发挥SiC功率器件的优势，　　上面的光伏发电框图直观展示了光伏发电系统的整体架构与运行流程。逆变器与2000V SiC器件紧密相连。2000V SiC 器件有利于简化光伏逆变器的拓扑结构、提升功率密度、提升系统效率、降低系统成本。具体来说，它可以支持1500V的MPPT升压电路，减少系统损耗，提升效率。在组串式逆变器领域，对于8kW - 150kW的大功率逆变器，能将直流 - 交流转换效率提升至99%以上，显著降低能量损耗。　　在光伏逆变器中，有以上三种升压变换电路拓扑，分别是1100V System、1500V FC - Boost System和1500V 2-level System。这些电路拓扑有显著优势。使用SiC器件比传统Si器件频率更高、效率更高，能让电路运行更高效。　　01　　森国科针对1500V 工作电压系统需求，推出了2000V/35mΩ的SiC MOSFET KWM035200A，2000V/20A 的SiC JBS KWS20200A， 两款产品的温度适用范围广，都可以在-55℃到175℃间稳定工作，且通过了JEDEC的严格测试，包括HV - HTRB和HV - H3TRB，可靠性极高。其驱动电压在15V至18V，采用开尔文源极引脚的封装设计可减少开关损耗，提升开关速度。　　02　　基于森国科自研的2000V SiC MOSFET & JBS 晶圆，森国科还推出了一款2000V/19 mΩ SiC 模块KC019DF20W3M1，这是一款全碳化硅模块(4 通道 Boost)，其工作温度范围在 -55℃到 175℃之间，通过了 JEDEC 的严格测试，包括 HV - HTRB 和 HV - H3TRB。　　该模块采用 3B 封装并加装铜金属底座，既安装牢固，又消除了塑料底座老化隐患，安全性大幅提升。内部集成 4 相升压电路，共用电源接地并分 2 组，还集成热敏电阻监测温度，能灵活适配 2 路或 4 路直流输入，满足多样设计需求。对比分立器件方案，它大幅提升功率密度，简化电路设计。　　在前面的分享中，我们详细介绍了森国科2000V SiC功率器件的出生背景、优势、相关电路拓扑以及具体的器件型号和模块型号等内容。随着越来越多的高压应用的快速发展，森国科将推出更多2000V系列的SiC 功率器件，针对不同的应用场景，推出最合适的功率器件及模块产品。
2025-08-13 13:54 reading：238
赋能无刷直流电机驱动，森国科推出4颗40V预驱芯片
行业新闻

赋能无刷直流电机驱动，森国科推出4颗40V预驱芯片

　　森国科科技股份有限公司日前发布了40V预驱芯片系列产品，该系列推出了4个型号，适用于有感BLDC、无感BLDC，有感FOC、无感FOC 及永磁同步电机等控制系统，在家电、电动按摩仪、电动工具、低压风机水泵控制等产品的使用上较为常见。　　01、预驱芯片最高耐压可达40V，内置LDO　　芯片最高耐压超过40V，推荐工作电压范围7V～36V，可有效覆盖市场上最常见的12V、24V、36V 电机应用。　　芯片内置LDO，输出电压3.3V/5V可选，LDO的带载能力可达100mA，无论负载大小，LDO输出的电压稳定，效率高，随温度变化波动小，发热量低，有利于与MCU合封。在系统应用的时候，节省了一颗给MCU供电的LDO，同时还可以节省PCB布板的面积和贴片费用。　　02、集成度高，保护功能强大，四大保护机制　　G2301B、G2311B、G2302B、G2312B的芯片内部都内置了死区时间和直通保护逻辑、输入欠压保护、过流保护、过温保护。　　当G2301B和G2311B芯片温度达到160℃时触发过温保护，温度降至140℃时解除输出保护。　　G2302B、G2312B芯片则是在155℃时触发过温保护机制，温度降至135℃时解除输出保护。　　03、上下管驱动能力基本做到了一致　　森国科预驱芯片在驱动功率MOS时，G230X上下管驱动能力较为接近，上下管驱动电流都可达到200mA左右，有效解决了友商上下管电流不一致的情况。当上下管驱动电流不一致的时候，实际的驱动能力经常会被驱动电流小的上管或者下管限制住。　　04、抗静电能力优越　　HBM可达3KV，节省了外部静电保护电路，为电机驱动系统设计减小了PCB布板面积，降低了ESD、EMI的难度。　　05、G2301B可驱动3P+3N功率MOS　　G2301B内部集成了三个半桥，可驱动3P+3N功率MOS，每一路输出均可由MCU独立控制，芯片系统框图如下：　　06、G2302B内嵌电荷泵电路，缩减应用成本　　G2302B 内嵌电荷泵电路，缩减应用成本，芯片内部系统框图如下：　　G2302B采用的是3N+3N的驱动，多应用在大功率产品上。G2302B内嵌了ChargePump电荷泵电路，电荷泵由振荡电路、二极管和电容器组成。如下图所示芯片内置电荷泵的每个级对电容器中存储的电压进行升压，可以产生高于供电电压的驱动电压，从而驱动上桥臂NMOS开启。相比自举电路需要刷新自举电容，电荷泵电路对输入PWM的占空比没有限制。电荷泵电路内置之后，相比传统的外部自举电路，节省了3个二极管和3个电容，应用的时候只需2个0.1uF电容就可以实现三个半桥6N MOS稳定开关，使得布线更简洁，节省PCB布板面积，同时也提高了电磁兼容性，大幅缩减系统成本。　　07、G2301B和G2302B的典型应用电路　　G2301B典型应用电路：　　G2302B典型应用电路：　　森国科预驱芯片集高可靠、低功耗、高性能于一身，已陆续为落地扇、筋膜枪、电动工具等下游厂商提供定制化解决方案。G230X预驱系列产品，提供封装成品的同时，也提供晶圆(bare die)用于和MCU产品合封。
2025-05-12 14:32 reading：612
森国科推出第五代Thinned MPS® 碳化硅二极管KS10065(650V/10A)
行业新闻

森国科推出第五代Thinned MPS® 碳化硅二极管KS10065(650V/10A)

　　深圳市森国科科技股份有限公司发布了第五代Thinned MPS® 碳化硅二极管KS10065(650V/10A), 该系列产品提供多达八种封装，充分满足客户在OBC、工业电源、数据电源、储能逆变器、变频驱动、快充头、适配器等多个应用场景的需求。　　森国科KS10065系列产品拥有超低的VF值，可降低正向导通损耗;少子器件零反向恢复，在反向恢复过程中极大的减少了反向恢复损耗，同时又减少了EMI干扰，可大大提升整机效率，整体损耗的减少也带来更小的温升;卓越的IFSM值，在抗雷击/浪涌等产品可靠性上有极其出色的表现;灵活多样的封装形式，助力客户在不同场景中的高效应用。　　KS10065(650V/10A) 碳化硅二极管, 主要应用于5种PFC电路和IGBT续流二极管，以下是典型应用电路：　　无桥PFC: D1,D2，使用SiC二极管和SiC MOS替代了传统的整流二极管，可明显提高效率。　　单向PFC: D5，电路简单，成本低，初级无电解电容。　　交错并联PFC: D5, D6，可以减小输入电流纹波和输出电容纹波电流的有效值，并提升电路的功率等级。　　维也纳(VIENNA)PFC ：具有谐波含量低、功率因数高、动态性能良好的特性。　　IGBT续流二极管：降低开关损耗，增大开关频率。　　森国科深耕宽禁带半导体领域多年，目前已与国内外TOP级工艺厂商(X-FAB\积塔等)达成友好合作，秉承着“做最合适的功率器件”的理念，致力于打造性能优越、尺寸体积可控的功率器件全系列产品，助力来自OBC、工业电源、数据电源、储能逆变器、变频驱动、快充头、适配器等多个领域的客户实现高耐压、耐高温、耐高频、低功耗、低成本的应用需求，持续赋能低碳发展。　　名词释义　　TMPS：是Thinned Merged PIN Schotty Diode 的缩写， 中文翻译为：减薄的混合型PN结势垒肖特基二极管，森国科将该系列产品注册商标为：Thinned MPS®　　PFC：英文全称为“PowerFactorCorrecTIon”，意思是“功率因数校正”，功率因数指的是有效功率与总耗电量(视在功率)之间的关系，也就是有效功率除以总耗电量(视在功率)的比值。基本上功率因数可以衡量电力被有效利用的程度，当功率因数值越大，代表其电力利用率越高。　　维也纳整流桥：Vienna 整流桥是脉冲宽度调变的整流器，可以接收三相交流电源，也是功率因数修正电路，是Johann W. Kolar在1990年发明。
2025-05-12 14:27 reading：440
森国科推出大功率IGBT分立器件
行业新闻

森国科推出大功率IGBT分立器件

　　日前，森国科隆重推出IGBT分立器件新品，兼具功率MOSFET易于驱动、控制简单、开关频率高和功率双极型晶体管(BJT)低饱和压降、大电流运输能力及低损耗的优点。IGBT多被工程师们用来进行功率变换，以提高整体的用电效率和质量，因而在电力系统的传输、变换、配送、机车牵引、工业节能及智能电路控制系统等中高压领域中较为常见，IGBT的出现也给产业解决能源短缺、降低碳排放的等问题提供了关键支撑技术之一。　　森国科KG050Z12P1M1、KG075Z12P1M1 ，采用精细沟槽栅场截止型IGBT芯片结构，结构如下图示，在12寸硅晶圆生产制造。在实际场景应用中，它相当于电路开关，具有稳定控制电压，耐压性强等热点，多在直流电压为500伏或以上的变流系统中使用。　　森国科IGBT采用软穿通FS层的设计，可有效提升开关速度，降低开关损耗;　　森国科采用精细沟槽栅元胞结构提升电流密度使的IGBT具有低导通压降，更小的导通损耗;　　森国科优化了终端结构设计和材料匹配，提升了器件的长期可靠性;　　森国科优化了芯片设计，使器件具备优秀的短路能力。　　森国科IGBT新品采用行业标准化的封装形式，便于器件在不间断电源、储能、光伏逆变器等多个领域的应用。具体应用可参考：　　1.IGBT在不间断电源(UPS)中的应用　　2.IGBT在光伏逆变器中的应用　　3.IGBT在变频器中的应用　　4.IGBT在储能中的应用　　5.IGBT在电焊机中的应用　　森国科深耕集成电路领域多年，目前已与国内外多家著名的FAB厂达成紧密的合作关系。秉承着“做最合适的功率器件”的理念，致力于打造性能优越、尺寸体积可控的功率器件全系列产品，助力来自OBC、工业电源、数据电源、储能逆变器、变频驱动、快充头、适配器等多个领域的客户实现高耐压、耐高温、耐高频、低功耗、低成本的应用需求，持续赋能低碳发展。
2025-05-07 09:12 reading：505
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