功率半導體在供應與控制電力傳輸方面為至關重要的，對節能類的電氣設備中提高效率減少碳排量功率半導體是不可或缺的。隨著電動汽車進程加快以及工業設備變得更高效、更小型化，未來對功率半導體的需求預計將持續增長。在上述需求擴大的背景下，碳化矽 (SiC) 作為下一代功率半導體材料備受矚目，因其相較於傳統的矽 (Si) 具備更高耐壓性和更低損耗。我們的第三代 (3G) SiC MOSFET 繼承了第二代 (2G) 的優勢，採用一種在 SiC MOSFET 的漏極與源極之間的 PN 二極管並聯一個蕭特基二極管 (SBD)的結構，以解決可靠性問題。通過採用最新的結構，我們顯著提升了開關性能指標 Ron*Qgd 和導通電阻 RonA，相較於我們的 2G 產品有了大幅改進。更寬的VGS操作電壓與更高的Vth電壓，使其不容易受到雜訊干擾產生誤導通的狀況，代表是一款抗雜訊能力強的產品。3G SiC MOSFET 具有上述特性，有助於降低功耗並提高開關電源、不斷電系統(UPS)、太陽能逆變器和電動車充電樁等應用中的輸出功率。
2.3G SiC MOSFET 的特點
圖 3.1(b) 顯示了東芝第三代SiC MOSFET的結構。與第二代SiC MOSFET 結構（圖 3.1(a)）相比，在p-well下方注入氮氣，以降低 p-well 底部的電阻擴張 Rspread ，並增加蕭特基二極管 (SBD) 的電流能力。另外在 JFET 區域[1] 打入氮氣，減小了 JFET 的面積，在不增加 RonA 的情況下把反饋電容降得更低。
與第二代產品相比，如圖 3.2 所示，利用了先進的製程結構，第三代 (3G) 1200V SiC MOSFET 的導通電阻 RonA 減少了 43%，開關性能指標 Ron*Qgd 更是減少了 80%。圖 3.3 顯示了對第二代與第三代產品的開關損耗進行評估的結果。即使在導通電阻 Ron 減少約 35% 的情況下，第三代1200V SiC MOSFET (45mΩ, Typ) 的開關損耗比第二代 1200V SiC MOSFET (70mΩ, Typ) 低約 11%。圖3.4為評估開關過程中波形和損耗的電感負載電路。圖 3.5 為Turn-on and Turn-off波形。
註1 JFET：Junction Field Effect Transistor 的縮寫，即接面場效應電晶體，是一種電壓控制的電晶體。
測量條件：VDD = 800V，ID = 20A，L = 100μH，VGS = 18V/0V，Rg = 4.7Ω
3. 透過更寬的 Vgs 額定範圍和更高的 Vth 使閘極驅動設計更容易
如圖 3.6 所示，東芝的第三代SiC MOSFET 具有更寬的 VGS 額定範圍：-10V（min）至 25V（Max），以及更高的閘極閾值電壓 Vth：3V（min）至 5V（max），相較於競爭對手的最新一代產品，它更不容易因雜訊而誤動作，並且更容易設計閘極驅動電路。
4.東芝第三代SiC MOSFET 產品列表
如表 2.1 所示，為第三代東芝(3G) SiC MOSFET 有650V和1200V 耐壓的 TO-247 封裝系列產品。
問與答
Q1.東芝第三代SiC相較於第二代SiC 有何優點?
A1. 提升了開關性能指標 Ron*Qgd，減少損失。
Q2. 東芝第三代SiC MOSFET 耐壓有哪些規格?
A2. 650V 與 1200V 。
Q3. 東芝第三代SiC MOSFET 有哪些包裝規格?
A3. TO-247 與 TO-247-4L。
Q4. 東芝第三代SiC MOSFET Vth 最大最小值為多少?
A4. Vth=3V(min)~5V(max)。
Q5. 什麼是JFET?
A5. Junction Field Effect Transistor 的縮寫，即接面場效應電晶體，是一種電壓控制的電晶體。
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