今天看到一个问题SiCMOSFET为什么要做到1200V？
如能理解SiCMOSFET与SiIGBT各自优势及适用场景，这个问题便迎刃而解。
简单做些分析。
SiCMOSFET用于替代什么产品？
SiIGBT，
对功率MOSFET而言，电压级别越高，所需要的外延层厚度越大，而厚外延会增大导通电阻，
因此，耐压与电阻，是一对需要取舍的指标。
当耐压大于600V，Si功率MOSFET的导通电阻会大到难以接受，因此在这个区间，采用SiIGBT。
为什么SiIGBT在高耐压下，可保持低导通电阻？
因为引入电导调制效应，MOSFET是单极型器件，只有一种载流子参与导电，IGBT是双极型器件，两种载流子均参与导电，这一差异决定，后者可以显著降低电阻，
代价是——开关损耗增大。
倘若有一种新材料，用该材料制备的功率MOSFET，在高耐压应用下，导通电阻可以做到与SiIGBT同一水平，甚至更低，而MOSFET单极型特点决定，其开关损耗明显低于IGBT，
岂不是两全其美？
我们找到了这种材料，便是碳化硅。
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上图是两种材料功率器件的应用范围，
SiCMOSFET主要应用于600V~3.3kV范围，用于替代Si基IGBT，
600V以下，虽然可以制备，但相比Si器件没有明显优势。
较之SiMOSFET，为什么SiCMOSFET适用于更高级别的电压范围？
关键，在于两种材料的临界击穿场强差异。
SiC材料的临界击穿场强，大约是Si的10倍，
这意味着，为实现相同耐压，SiCMOSFET所需的外延层可以更薄，掺杂浓度可以更高，
换言之，实现远低于SiMOSFET的漂移区电阻。
由此，相比SiMOSFET，相同耐压的SiCMOSFET可以实现远低于前者的导通电阻。
当然，两种材料临界击穿场强差异也带来了另一后果，
那就是SiC功率器件的栅氧可靠性问题。
经常看到如下说法：
SiMOSFET，氧化层（SiO₂）在阻断模式下的稳定性通常足够优异，
SiCMOSFET，氧化层（SiO₂）在阻断模式下的稳定性较差。
为何有此差异？
本质原因是，SiMOSFET中，Si材料充当了SiO₂的替死鬼，电场升至某一临界点，Si材料先顶不住，一命呜呼，
一旦某种材料率先击穿，器件漏电急剧增大，芯片光荣牺牲，
芯片内部其他材料是否击穿，不再有人关心。
但在SiC功率器件中，随着电场强度的提升，最先击穿的，很可能是SiO₂，道理很简单，SiC材料的临界击穿场强是Si的10倍，半导体材料太坚挺，SiO₂材料便显得脆弱。所以需要额外关注SiO₂的稳定性。
梳理这个逻辑：
1、功率器件领域，SiMOSFET主要用于600V以下区间，再往上，电阻大到无法接受，
2、SiIGBT主要用于600V~1700V区间，因其引入电导调制效应，显著降低电阻，代价是开关损耗变大。
3、SiCMOSFET主要用于600V~1700V区间，以替代SiIGBT，
为什么相比SiMOSFET，SiCMOSFET可用于更高耐压区间？
因为材料特性。
接下来，通过数据，直观感受SiMOSFET，SiCMOSFET的电阻差异，
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这张图，对比SiMOSFET、Si超结MOSFET、ROHM二代SiCMOSFET及ROHM三代SiCMOSFET的比导通电阻，
作一条垂直于横轴的直线，便能看到，相同耐压下，四者的电阻依次减小。
对于击穿电压900V的器件，若想实现相同比导通电阻，SiCMOSFET的芯片尺寸，只需要SiMOSFET的100分之一，Si超结MOSFET的10分之一，
换言之，SiCMOSFET具备更大的单位面积电流密度，
如此，可以通过小尺寸封装实现相同的电阻，寄生电容和栅电荷也随之减小。
这里提到两种SiMOSFET，一种是常规结构，一种是超结MOSFET，
不必细究此间差异，总之都是MOSFET，且相比常规结构，后者可以将电阻降低一个量级。
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这张图，是常高温下，SiIGBT、SiSJMOSFET以及SiCMOSFET的输出曲线，
左图是25℃，右图是150℃，
比较SiSJMOSFET与SiCMOSFET，
前者常高温电阻系数大于2，后者的常高温电阻系数大于1，
因此，后者可以实现更优的高温特性，
这源自SiC材料更大的禁带宽度，EG越大，电子需更多能量才能跃迁禁带，器件的高温稳定性越好。
再对比SiIGBT与SiCMOSFET，
可以看到，IGBT存在一个开启电压（图中那个明显的拐点），以致于小电流时，导通损耗较高，
SiCMOSFET不存在这一拐点，带来的优势是——在整个工作电流范围内，都能实现较低的导通电阻，从而实现低导通损耗。
这一区别在应用上有重要意义，
待机、轻载等小电流场景，IGBT存在较大的导通损耗，这是器件结构的固有弊病，难以降低，
具体到生活中，电动汽车在市区低速行驶，频繁启停，采用SiCMOSFET可以明显提升续航，正是这个原因。
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这张图，是50Hz正弦波的一个周期内，SiCMOSFET与SiIGBT的器件总损耗对比，
不同形状代表不同开关频率，方块是10kHz，圆点是4kHz，
Low、medium和highcarrierconfinement，是SiIGBT的三种载流子分布设计，
可以简单认为，carrierconfinement越high，表现在电性能，导通好而关断差，越接近典型的IGBT，
carrierconfinement越low，表现在电性能，关断好而导通差，越接近SiCMOSFET。
这里的关断差，指关断损耗较高。
换言之，SiIGBT可以通过弱载流子限制（lowcarrierconfinement），以实现更接近SiCMOSFET的开关速度，但会牺牲其导通压降较低之优势。
那么SiIGBT到底是否应该走这种路线呢？
从图中可以得出以下结论，
1、从4kHz到10kHz，SiIGBT总损耗增幅更大，而SiCMOSFET总损耗增幅更小，换言之，开关频率越高，SiCMOSFET的优势越明显。
2、在低开关频率下，由于相同工作时间内，器件开关次数更少，因此开关损耗在器件总损耗的占比更低，此时SiIGBT导通损耗较低之优势可以更充分地体现，
表现在图中，就是相比SiCMOSFET，采用highcarrierconfinement的SiIGBT在低频下的总损耗差距更小。
从更本质的角度看待MOSFET和IGBT这两种器件，会更加清晰，
功率器件设计，器件总损耗=导通损耗+开关损耗，前者是静态损耗，后者是动态损耗，
设计时往往无法兼顾，调整某一参数or改变某一结构，可以减小导通损耗，却会增大开关损耗，反之亦然。
比如，相比MOSFET，IGBT引入电导调制效应，显著提升导通能力，减小静态损耗，
代价是，拖尾电流的存在，使得关断损耗明显增大，动态损耗上升。
因此，我们只能针对不同应用场景，寻求相应的最优trade-off。
对SiIGBT而言，非要同SiCMOSFET在开关速度上一较高低，是以己之短，攻彼之长，会导致整体性能恶化（总损耗），不智矣！
小结：
1、单极型MOSFET、双极型IGBT，两种器件有着不同的优先级考虑，前者在动态损耗上占优，后者在静态损耗上更低。
2、SiMOSFET主要用于600V以下区间，SiIGBT主要用于600V~1700V区间，
如在600V以上区间使用SiMOSFET，电阻会大到难以接受。但IGBT的电导调制效应使其可以实现更小的导通电阻，因此得以应用于更高耐压区间。
3、SiCMOSFET之所以能在600V~1700V区间与SiIGBT竞争，是因为材料差异，
具体地，SiC材料的临界击穿场强10倍于Si，这意味着相比SiMOSFET，欲实现相同耐压，SiCMOSFET所需的外延层更薄，掺杂浓度更高，器件导通电阻更低。
材料的优势弥补了器件类型的电阻劣势，SiCMOSFET因之得以在600V~1700V区间抢占市场。
4、待机、轻载等小电流场景，SiIGBT存在较大的导通损耗，这是双极型器件的固有弊病，难以通过设计避免。该场景下，SiCMOSFET的效率更高,损耗更低，。
5、高频应用场景，SiCMOSFET的优势明显
低频应用场景，开关损耗在总损耗的占比降低，某些专注于发挥导通压降优势的IGBT设计，其总损耗与SiCMOSFET的损耗相当甚至更低，仍具竞争力。
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