在功率器件领域，SiC结型场效应晶体管（SiC JFET）凭借独特优势崭露头角。
SiC JFET 优势与常开难题
SiC JFET 在给定芯片面积下具有低导通电阻（RDS.A）优势。但它存在常开特性，无栅源电压或栅极悬空时会完全导通，然而应用中的开关模式通常需要常关状态。
Cascode 结构巧妙应对
为解决这一问题，将 SiC JFET 与低电压硅MOSFET以共源共栅（Cascode）结构结合，构造出常关开关模式 “FET”。Cascode 结构通过将 SiC JFET 与低压、常关的硅 MOSFET 串联，JFET 栅极连到 MOSFET 源极。MOSFET 漏源电压反向控制 JFET 栅源电压，使整体具备常关特性，可在额定漏源电压内阻断电流，不过同其他 MOSFET 一样，反向电流能流通。当内部 MOSFET 导通或有反向电流时，JFET 栅源电压近零，处于导通；MOSFET 关断且有正 VDS 时，JFET 栅源电压降低至阈值电压以下从而关断。
分立 Cascode 结构有并排芯片和堆叠芯片两种。并排配置中，MOSFET 安装在金属镀层陶瓷隔离器上，有两组源极连接线；堆叠芯片配置则取消了 JFET 源极和 MOSFET 漏极间连接线，减少杂散电感，还采用小直径连接线连接栅极。
Cascode 结构性能剖析
专为 Cascode 设计的 MOSFET，有源区雪崩电压约 25V，基于 30V 硅工艺，导通电阻 RDS (on) 低，仅为 JFET 的 10%，反向恢复电荷 QRR 也低，JFET 负责阻断高电压，开关和导通损耗多集中于此。Cascode 导通电阻 RDS (on) 包含 SiC JFET 和低压 Si MOSFET 的导通电阻。栅极关断时，反向电流流经 MOSFET 体二极管，自动导通 JFET，此时源极 - 漏极电压为 MOSFET 体二极管压降加上 JFET 导通电阻压降，因 MOSFET 为硅制，该电压不到同类 SiC MOSFET 的一半。栅极导通时，正向和反向电流导通损耗相同。
Cascode 栅极电压范围灵活，一方面 MOSFET 栅极室温下阈值电压接近 5V，无需负栅极电压，栅极电压范围 ±20V，无阈值电压漂移或迟滞风险，内置栅极保护齐纳二极管；另一方面 Cascode 增益高，当栅源电压超约 8V 时，电导率变化小，MOSFET 导通后 JFET 即完全导通，可用 0 至 10V 自举电压驱动，降低栅极驱动器功率和成本，更宽栅极电压范围（如 -5 至 + 18V）也无害。
Cascode 结构电容特性
从电容特性看，电容变化曲线显示，Cascode 与其他功率晶体管不同，没有栅漏电容，当 VDS 超 JFET 阈值电压后，Crss 降为零，因为 JFET 无漏极 - 源极电容。开关电压转换时，Cascode 的 dVDS/dt 主要由外部电路而非栅极电阻决定。MOSFET 开关速度可通过栅极电阻调节，JFET 开关速度部分由 MOSFET、部分由外部电路决定，所以硬开关时，Cascode 需漏源缓冲电路控制关断速度抑制电压过冲。Cascode 输出电容 Coss 约等于 JFET 栅极 - 漏极电容，输入电容 Ciss 主要来自 MOSFET 栅极 - 源极电容。
总结
功率器件技术持续发展，SiC JFET 与 Cascode 结构展现出独特优势。亿配芯城与ICGOODFIND紧跟行业动态，为您提供优质的SiC、MOSFET等电子元器件及专业服务。
