今天这篇文章来自Littelfuse，主要内容是Polar系列平面MOSFET产品，
先介绍背景
功率器件常用于工业电源、过程控制设备、测试平台等电力电子系统，这些系统必须能在宽电气工况范围下稳定运行，
器件选型阶段，工程师通常会考量 击穿电压、额定电流、开关速度、导通电阻 四种参数，以此实现理想能效与散热性能，
但实际工况不可能满足理想电路假设，
负载突变、输入电压扰动等瞬态工况会造成电压过冲与电流尖峰，反复的温度循环会叠加机械应力与电应力，这些都对功率器件的耐冲击能力提出要求。
功率器件可靠性核心要求如下：
1、优异的过电压耐受能力，2、宽阔的安全工作区，
3、脉冲能量耐受能力，4、异常工况稳定运行能力，5、低热阻，
Si超结器件、宽禁带半导体功率器件虽然在转换效率上表现优异，但在高应力工况中，它们需要更加严苛的电路设计约束，或额外的保护电路设计，
与之相比，Littelfuse提供的Polar系列平面MOSFET，具备更强的雪崩能力、更宽阔的安全工作区，在对可靠性要求严苛的应用场景下具备优势。
图片来源：网络
Polar系列平面MOSFET剖面如上，
P-body区较深，可显著提升器件雪崩耐受能力， 元胞中设置场氧 ，可明显降低栅漏电容，且场氧下方设有P区，进一步提升可靠性。
这种JFET区上方设置厚氧化层的做法，亦被安森美应用于平面栅SiC MOSFET器件中，参考这篇文章，
Littelfuse提供的Si基Polar系列平面MOSFET主要分为两个系列， 标准Polar和Polar3，二者分别针对不同电压、电流等级需求，
两种系列均提供 标准MOSFET与HiPerFET™高性能器件版本，采用行业通用封装，也提供隔离封装、高压封装型号，适配严苛工作环境。
具体来说，
标准Polar系列，阻断电压100V~1200V，额定电流0.2A~300A，最低导通电阻5.5mΩ，
Polar3系列，最高阻断电压3000V，最大额定电流210A，最低导通电阻14.5mΩ，
同样是衬底+缓冲层+外延层架构，终端采用场限环，目标是实现导通电阻、击穿电压与雪崩耐量之间的优异平衡。
接下来用具体数据说明，这种Si基Polar系列平面MOSFET产品，优势到底何在，
图片来源：网络
如上，雪崩耐量对比，深绿色是LF Polar产品，1200V/26A，
右边两个是SiC MOSFET竞品，分别为1200V/28A，1200V/34A，均为最新产品，
纵轴是相对值， 若LF Polar产品雪崩耐量为1，则两款SiC MOSFET竞品雪崩耐量仅有0.07和0.06，差距明显，
这差距从何而来？
从材料特性，
欲实现相同耐压（比如1200V级别器件），SiC MOSFET只需10μm左右外延层，而Si MOSFET需要100μm左右外延层，相差10倍，
这固然可以显著降低漂移区电阻，进而大幅降低器件导通电阻（比如原文没有提到三款产品的芯片面积， 能实现相仿的电流密度，LF的芯片面积必然远大于两款SiC器件），
但也带来可靠性方面的不利后果—— 雪崩时电流路径狭窄，电流密度极高，热量集中在极小区域内，温升剧烈，更易触发寄生BJT导通，引发器件失效。
因此作为Si基MOSFET器件，LF Polar产品雪崩能力远胜于SiC MOSFET，是应有之义。
再看安全工作区（SOA），
图片来源：网络
上方是数据手册标称值，下方是实测值，主要看实测值，
比如100ms脉冲宽度下，LF Polar产品能承受的最大电流为0.3A，后两者为0.08A，
即，LF Polar产品可在1200V高压下，承受0.3A电流持续100ms，吸收36J能量而不损坏，
两款SiC MOSFET产品能承受的能量则只有9.6J，相差三倍以上，
至于为什么有此差异，仍然是器件结构差异决定，
安全工作区， 本质上是让MOSFET同时承受高压+电流一段时间，器件热量积累程度决定其能撑多久，
LF Polar产品更厚的外延层、更大的芯片面积决定，器件散热更加高效，因而具备更宽的安全工作区。
也列出了LF Polar产品针对的应用场景，
1、 工业、实验室电源 ，设计要点在于过电压冲击、短时线性脉冲工况，LF Polar产品的高雪崩耐量、宽安全工作区是其竞争力，
2、 测试仪器 ，设计要点在于耐受瞬态线性区工作，LF Polar产品的宽安全工作区派上用场，
3、 医疗设备、供电系统 ，设计要点在于工艺成熟度、抗EMI能力，LF Polar产品的工艺成熟度高，开关噪声低，
以及， 脉冲功率设备、工业机器人、光伏逆变器、音频功率放大器 等，不赘述。
小结：
1、 作为Si基MOSFET器件，LF Polar产品雪崩能力远胜于SiC MOSFET竞品，
后者外延层厚度仅有前者的十分之一，芯片面积亦远小于前者，导致雪崩工况下电流路径狭窄，热量更加集中，雪崩耐量不足前者的1/14，
2、 作为Si基MOSFET器件，LF Polar产品安全工作区比SiC MOSFET竞品更加宽阔，
LF Polar产品更厚的外延层、更大的芯片面积决定，器件散热更加高效，因而具备更宽的安全工作区。
如您对我们的产品感兴趣，欢迎联系
我们将为您提供高效、贴心的解决方案！
咨询电话：135 1009 9916（微信同号）
↓ ↓ 点击图片免费领取产品规格书 ↓ ↓ 
想深入了解碳化硅功率器件产品知识？点击→「碳化硅（SiC）课堂」获取详情！
