SiC MOS管直接替换硅MOS，为什么一上电就发烫？

很多人以为碳化硅MOS管和硅MOS管差不多，毕竟结构一样，好像只是“材料升级”了。觉得只要把硅MOS管直接替换成碳化硅MOS就行，电路哪怕原封不动性能也能提升，结果一上电发现器件比原来还烫。实际上，碳化硅MOS管对驱动电压的要求完全不同，如果用硅MOS管的逻辑去驱动，很可能反而导致效率变差了，甚至到损伤器件的程度。这不是碳化硅的问题，是没给它配对驱动电压。

不同器件对应不同的驱动电压

在使用硅MOS管的电路中，栅极驱动电压一般用18V，如果说10V就可以完全导通，18V就是作为常见的余量去做的设计。而IGBT通常用15V做驱动。碳化硅MOS管很特殊，在栅极推荐的驱动电压只有10到20V。从行业经验来看，如果用硅MOS管的常用18V驱动，碳化硅MOS管的栅极氧化层会承受着过高的电场应力，长期使用下还会加速老化甚至是失效。

显然，三类的器件的驱动IC根本无法通用。如果换了碳化硅MOS管，驱动电路却还是按照硅MOS管的逻辑，使用18V驱动，那替换相当于白换了。

驱动不足的后果

前面说的保留硅MOS管逻辑使用18V驱动的情况，其实就是碳化硅MOS管不能给出太高的驱动电压，栅极电压超过推荐值，会导致栅极氧化层的缓慢损伤，器件的寿命缩短，甚至严重的直接失效了。

碳化硅MOS管的驱动电压如果太低，碳化硅MOS管的沟道没法完全打开，导致电流小、内阻大、还容易发热。具体到器件上面，这种情况下导通电阻很可能达不到规格书的标的值，导通损耗会比预期高出很多。原本想的是换个低损耗的碳化硅MOS管，结果损耗却更大、发热更严重，得不偿失。

所以说，碳化硅MOS管对驱动电压比硅MOS敏感得多，需要注意不能太高或者太低。

怎么避坑？先搞清楚你要换的是哪个位置

用碳化硅器件替换硅器件，不只是MOS管。在一个电源系统里，PFC有整流用的二极管和用来续流的二极管，还有主开关用的MOS管、同步整流MOS管等器件，这些位置上的硅器件都可以替换为碳化硅。不同位置的替换难度不一样。

如果是MOS管位置的替换，驱动电压必须匹配，所以就得换驱动IC或者碳化硅专用的方案。而如果是替换硅二极管就更简单一些，因为二极管没有栅极，也不存在驱动电压匹配的问题，所以使用碳化硅二极管直接替换硅二极管，甚至可以pin-to-pin兼容，原来的驱动电路完全不用改。像合科泰650V的碳化硅肖特基二极管，从10A到40A覆盖常见功率段，可直接替换硅基二极管。

碳化硅MOS管的替换场景

如果二极管替换这么简单，好像也不用再使用碳化硅的MOS管了，但是这需要看场景。如果是对开关频率和功率密度要求不高的场景，把硅二极管替换成碳化硅二极管，性能提升最多，而且成本和风险最低。

如果是需要高频开关、大概率密度的场景下，单换二极管就不够了，MOS管的位置替换后，才能更多降低开关损耗、减小器件温升、做更小的系统体积。只要是驱动方案匹配好，就可以获得更大的收益。选型判断其实很简单：先看你的应用开关频率和功率等级，再决定用二极管还是MOS管。

碳化硅选型上先看应用的开关频率和功率等级，再确定是替换二极管，还是MOS管一起更换。合科泰碳化硅产品覆盖650V二极管和1200V MOS管，两条路线都有产品支持。

最后：替换之前，先看驱动

碳化硅不能直接替换，驱动电压匹配是很重要的前提。在做替换方案的时候，第一步不是选哪个品牌的碳化硅器件，而是确认驱动IC能不能输出10到12V。如果不想改动驱动电路，从碳化硅二极管开始是最稳的切入点。性能有提升，风险最低，原有设计基本不用改。合科泰提供完整的碳化硅选型支持，从二极管到MOS管都有对应料号，可以根据你的具体应用推荐合适方案。