3．静态与动态效能

以下将比较两种技术的静态和动态特质，设定条件为一般运作，接面温度TJ ＝ 110 °C。

图5为两种元件的输出静态电流电压特性曲线（V－I curves）。两相比较可看出无论何种状况下碳化硅MOSFET的优势都大幅领先，因为它的电压呈现线性向前下降。

即使碳化硅MOSFET必须要有VGS  ＝ 18 V才能达到很高的RDS（ON），但可保证静态效能远优于硅基IGBT，能大幅减少导电耗损。

图5：比较动态特质

两种元件都已经利用双脉波测试，从动态的角度加以分析。两者的比较是以应用为基础，例如600 V汇流排直流电压，开启和关闭的dv／dt均设定为5 V／ns。

图6为实验期间所测得数据之摘要。跟硅基IGBT相比，在本实验分析的电流范围以内，碳化硅MOSFET的开启和关闭能耗都明显较低（约减少50％），甚至在5 V／ns的状况下亦然。

图6：动态特色的比较

4．电热模拟

为比较两种元件在一般工业传动应用的表现，我们利用意法半导体的PowerStudio软体进行电热模拟。模拟设定了这类应用常见的输入条件，并使用所有与温度相关的参数来估算整体能源耗损。

用来比较的工业传动，标称功率为20 kW，换流速度为5 V／ns（输入条件如表2所列）。

表2：模拟条件

设定4kHz和8 kHz两种不同切换频率，以凸显使用解决方案来增加fsw之功能有哪些好处。

因为考量到随著时间推移，所有马达通常要在不同的作业点运转，所以我们利用一些基本假设来计算传动的功率损耗。依照定义IE等级成套传动模组（CDM）的EN 50598－2标准，还有新型IES等级的电气传动系统（PDS），我们将两个作业点套用在模拟中：一是50％扭矩所产生的电流，第二个则为100％，对我们的应用来说这代表输出电流分别为24和40 Arms。

若以最大负载点而论（100％扭力电流），两种元件的散热片热电阻都选择维持大约110 °C的接面温度。

图7在50％扭力电流和切换频率4－8 kHz的状况下，比较了碳化硅MOSFET和硅基IGBT解决方案的功率耗损。

图7：50％扭力电流下每个开关的功率耗损