很多人以為碳化硅MOS管和硅MOS管差不多，畢竟結構一樣，好像只是“材料升級”了。覺得只要把硅MOS管直接替換成碳化硅MOS就行，電路哪怕原封不動性能也能提升，結果一上電發現器件比原來還燙。實際上，碳化硅MOS管對驅動電壓的要求完全不同，如果用硅MOS管的邏輯去驅動，很可能反而導致效率變差了，甚至到損傷器件的程度。這不是碳化硅的問題，是沒給它配對驅動電壓。

不同器件對應不同的驅動電壓

在使用硅MOS管的電路中，柵極驅動電壓一般用18V，如果說10V就可以完全導通，18V就是作為常見的余量去做的設計。而IGBT通常用15V做驅動。碳化硅MOS管很特殊，在柵極推薦的驅動電壓只有10到20V。從行業經驗來看，如果用硅MOS管的常用18V驅動，碳化硅MOS管的柵極氧化層會承受著過高的電場應力，長期使用下還會加速老化甚至是失效。

顯然，三類的器件的驅動IC根本無法通用。如果換了碳化硅MOS管，驅動電路卻還是按照硅MOS管的邏輯，使用18V驅動，那替換相當于白換了。

驅動不足的后果

前面說的保留硅MOS管邏輯使用18V驅動的情況，其實就是碳化硅MOS管不能給出太高的驅動電壓，柵極電壓超過推薦值，會導致柵極氧化層的緩慢損傷，器件的壽命縮短，甚至嚴重的直接失效了。

碳化硅MOS管的驅動電壓如果太低，碳化硅MOS管的溝道沒法完全打開，導致電流小、內阻大、還容易發熱。具體到器件上面，這種情況下導通電阻很可能達不到規格書的標的值，導通損耗會比預期高出很多。原本想的是換個低損耗的碳化硅MOS管，結果損耗卻更大、發熱更嚴重，得不償失。

所以說，碳化硅MOS管對驅動電壓比硅MOS敏感得多，需要注意不能太高或者太低。

怎么避坑？先搞清楚你要換的是哪個位置

用碳化硅器件替換硅器件，不只是MOS管。在一個電源系統里，PFC有整流用的二極管和用來續流的二極管，還有主開關用的MOS管、同步整流MOS管等器件，這些位置上的硅器件都可以替換為碳化硅。不同位置的替換難度不一樣。

如果是MOS管位置的替換，驅動電壓必須匹配，所以就得換驅動IC或者碳化硅專用的方案。而如果是替換硅二極管就更簡單一些，因為二極管沒有柵極，也不存在驅動電壓匹配的問題，所以使用碳化硅二極管直接替換硅二極管，甚至可以pin-to-pin兼容，原來的驅動電路完全不用改。像合科泰650V的碳化硅肖特基二極管，從10A到40A覆蓋常見功率段，可直接替換硅基二極管。

碳化硅MOS管的替換場景

如果二極管替換這么簡單，好像也不用再使用碳化硅的MOS管了，但是這需要看場景。如果是對開關頻率和功率密度要求不高的場景，把硅二極管替換成碳化硅二極管，性能提升最多，而且成本和風險最低。

如果是需要高頻開關、大概率密度的場景下，單換二極管就不夠了，MOS管的位置替換后，才能更多降低開關損耗、減小器件溫升、做更小的系統體積。只要是驅動方案匹配好，就可以獲得更大的收益。選型判斷其實很簡單：先看你的應用開關頻率和功率等級，再決定用二極管還是MOS管。

碳化硅選型上先看應用的開關頻率和功率等級，再確定是替換二極管，還是MOS管一起更換。合科泰碳化硅產品覆蓋650V二極管和1200V MOS管，兩條路線都有產品支持。

最后：替換之前，先看驅動

碳化硅不能直接替換，驅動電壓匹配是很重要的前提。在做替換方案的時候，第一步不是選哪個品牌的碳化硅器件，而是確認驅動IC能不能輸出10到12V。如果不想改動驅動電路，從碳化硅二極管開始是最穩的切入點。性能有提升，風險最低，原有設計基本不用改。合科泰提供完整的碳化硅選型支持，從二極管到MOS管都有對應料號，可以根據你的具體應用推薦合適方案。