【导读】于电路掩护范畴，断路器负担着防备过流与短路危害的要害脚色。与传统仅存眷过流掩护差别，碳化硅JFET（SiC JFET）技能的引入，为固态断路器（SSCB）带来了显著的高温耐受性与开关机能晋升，使其于高温、高功率等苛刻工况中具有不变靠得住的掩护能力。

于电路掩护范畴，断路器负担着防备过流与短路危害的要害脚色。与传统仅存眷过流掩护差别，碳化硅JFET（SiC JFET）技能的引入，为固态断路器（SSCB）带来了显著的高温耐受性与开关机能晋升，使其于高温、高功率等苛刻工况中具有不变靠得住的掩护能力。

电机式断路器的设计可追溯至 20 世纪 20 年月，如今仍被广泛运用。与初期的熔断器设计比拟，断路用具有显著上风 ——可反复利用，而初期的熔断器利用一次后就必需改换。

如今，跟着宽禁带半导体技能的成长，固态断路器正盘踞更年夜的市场份额。与硅基半导体比拟，宽禁带半导体开关于正常运行时期具备更低的通态损耗及更高的效率。

固态断路器（又称电子断路器）不含机械部件，由于其开关焦点是半导体。它经由过程电子元件检测妨碍状况并堵截电路，以确保电气体系的安全性及靠得住性。

固态断路用具有相应速率更快、可动态调治的特色，还有可毗连至智能收集，并撑持长途监控。其运用场景十分广泛，涵挡住宅、贸易和工业交流（AC）体系；同时也可用在高压直流（HV DC）体系，例如作为电动汽车中高压电池的断绝开关。

固态断路器框图

下图展示了一种采用安森美保举产物的固态断路器解决方案框图。此中最要害的构成部门是代替传统电磁继电器的开关。栅极驱动器用在节制开关，接口模块则实现器件间的通讯。另外一焦点部门是检测模块，包罗电流检测与温度检测功效。为加强体系机能，可集成接地妨碍断路器（GFCI）。

碳化硅JFET

结型场效应晶体管（JFET）是一种单极晶体管，重要依靠大都载流子举行导电。它与MOSFET近似，都是基在电场效应道理事情，属在电压节制型器件，无需偏置电流。

二者的重要区分于在，JFET是一种耗尽型器件（即默许导通状况），需要施加反向偏置电压才能关断并连结关断状况。虽然某些半导体继电器运用可以从这类默许导通状况中受益，但年夜大都运用需要的是默许关断状况。经由过程增长一些外部元件，纵然于未施加电源的环境下，也能够构建出一个默许关断的开关。

图1展示了VGS=0且漏源电压VDS近乎为零时SiC JFET的截面布局。该布局代表JFET芯片中数千个并联单位之一。安森美SiC JFET具备两个PN结（二极管）：漏极-栅极及栅极-源极。于这类无偏置状况下，漏极与源极之间存于高导电性沟道，使患上电子可双向自由流动，从而实现了安森美SiC JFET独有的低导通电阻特征。

安森美可提供SiC JFET、SiC Cascode JFET及SiC Combo JFET三个系列的产物，每一种类型都有其怪异机能，合用在差别的运用场景。此中SiC JFET可以使固态断路器（SSCB）于高达175°C的机壳质料极限温度下事情；而SiC质料自己可以或许蒙受更高的温度。

图1：标注电流路径的纵向JFET布局示用意

SiC JFET

常开型SiC JFET

具有最低的Rds

RDS(VGS 2V) = 7 mΩ, RDS(VGS 0V) = 8 mΩ

合用在断路器和限流运用

导通状况下JFET的栅源电压（VGS）可直接反应器件结温（TJ），是自监测功率器件的抱负解决方案

SiC Cascode JFET

与硅基 MOSFET共封装

常关型

撑持尺度栅极驱动

内置JFET栅极电阻

合用在高频开关运用

SiC Combo JFET

可自力节制MOS管及JFET的栅极，实现对于开关dV/dt的切确调控

可直接驱动JFET栅极，于VGS=+2V前提下RDS(ON)降低10%~15%

简化多个JFET并联利用

采用与分立JFET + MOSFET不异的栅极驱动方式

显著节省电路板空间

图2：JFET（上图）、Cascode JFET（左下图）及Combo-JFET（右下图）的符号示用意

产物焦点价值

安森美EliteSiC Combo JFET

SiC Combo JFET 型号： UG4SC075005L8S

将一个 750V 的 SiC JFET 及一个低压Si MOSFET集成于单个TOLL封装中。

750 V, 120 A

超低导通电阻 RDS(ON)： 25 °C 时为 5 mΩ， 175 °C 时为 12.2 mΩ

 具有常关特征

优化多个器件并联事情机能

事情温度最高可达 175 °C

具备高脉冲电流能力

极佳器件稳健性

短路耐受能力

采用无引脚 TOLL 封装（MO-229）

图3：UG4SC075005L8S与竞品导通电阻对于比（单元：mΩ）

Combo JFET评估板

该评估板展示了基在安森美Combo JFET 器件 UG4SC075005L8S 的固态断路器设计。

SiC Combo JFET是由一个低压Si MOSFET及一个高压SiC常开型JFET构成的复合器件。SiC JFET及Si MOSFET的栅极都可自力接入。与尺度共源共栅布局比拟，SiC Combo JFET具备如下上风：经由过程驱动实现更低的导通电阻 RDS(ON)、可彻底节制开关速率，以和具有结温检测能力。

图4：Combo JFET评估板正背面视图

（作者：安森美）

保举浏览：

电声焦点元件：受话器技能深度剖析与市场格式

从全步到微步：深切理解步进机电的节制方式

聚焦物联网前沿，DigiKey 助力 Works With 开发者嘉会

效率进级！MATLAB 推出可定制化桌面结构

投影光源技能改造：艾迈斯欧司朗推出首款单源集成激光器PLPM7_455QA