【導讀】在電路保護領域
，斷路器承擔著防禦過流與短路風險的關鍵角色。與傳統僅關注過流保護不同
，碳化矽JFET（SiC JFET）技術的引入，為固態斷路器（SSCB）帶來了顯著的高溫耐受性與開關性能提升，使其在高溫、高功率等苛刻工況中具備穩定可靠的保護能力。

在電路保護領域，斷路器承擔著防禦過流與短路風險的關鍵角色。與傳統僅關注過流保護不同，碳化矽JFET（SiC JFET）技術的引入，為固態斷路器（SSCB）帶來了顯著的高溫耐受性與開關性能提升，使其在高溫
、高功率等苛刻工況中具備穩定可靠的保護能力。

機電式斷路器的設計可追溯至 20 世紀 20 年代
，如今仍被廣泛應用。與早期的熔斷器設計相比，斷路器具有顯著優勢 ——可重複使用，而早期的熔斷器使用一次後就必須更換。

如(ru)今(jin)，隨(sui)著(zhe)寬(kuan)禁(jin)帶(dai)半(ban)導(dao)體(ti)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)，固(gu)態(tai)斷(duan)路(lu)器(qi)正(zheng)占(zhan)據(ju)更(geng)大(da)的(de)市(shi)場(chang)份(fen)額(e)。與(yu)矽(gui)基(ji)半(ban)導(dao)體(ti)相(xiang)比(bi)
，寬(kuan)禁(jin)帶(dai)半(ban)導(dao)體(ti)開(kai)關(guan)在(zai)正(zheng)常(chang)運(yun)行(xing)期(qi)間(jian)具(ju)有(you)更(geng)低(di)的(de)通(tong)態(tai)損(sun)耗(hao)和(he)更(geng)高(gao)的(de)效(xiao)率(lv)。

固態斷路器（又稱電子斷路器）不含機械部件，因為其開關核心是半導體。它通過電子元件檢測故障狀態並切斷電路，以確保電氣係統的安全性和可靠性。

固態斷路器具有響應速度更快
、可動態調節的特點
，還可連接至智能網絡，並支持遠程監控。其應用場景十分廣泛，涵蓋住宅、商業及工業交流（AC）係統；同時也可用於高壓直流（HV DC）係統
，例如作為電動汽車中高壓電池的隔離開關。

固態斷路器框圖

下xia圖tu展zhan示shi了le一yi種zhong采cai用yong安an森sen美mei推tui薦jian產chan品pin的de固gu態tai斷duan路lu器qi解jie決jue方fang案an框kuang圖tu。其qi中zhong最zui關guan鍵jian的de組zu成cheng部bu分fen是shi取qu代dai傳chuan統tong電dian磁ci繼ji電dian器qi的de開kai關guan。柵zha極ji驅qu動dong器qi用yong於yu控kong製zhi開kai關guan
，接jie口kou模mo塊kuai則ze實shi現xian器qi件jian間jian的de通tong信xin。另ling一yi核he心xin部bu分fen是shi檢jian測ce模mo塊kuai
，包bao含han電dian流liu檢jian測ce與yu溫wen度du檢jian測ce功gong能neng。為wei增zeng強qiang係xi統tong性xing能neng，可ke集ji成cheng接jie地di故gu障zhang斷duan路lu器qi（GFCI）。

碳化矽JFET

結型場效應晶體管（JFET）是一種單極晶體管，主要依賴多數載流子進行導電。它與MOSFET類似，都是基於電場效應原理工作，屬於電壓控製型器件
，無需偏置電流。

兩者的主要區別在於
，JFET是一種耗盡型器件（即默認導通狀態），xuyaoshijiafanxiangpianzhidianyacainengguanduanbingbaochiguanduanzhuangtai。suiranmouxiebandaotijidianqiyingyongkeyicongzhezhongmorendaotongzhuangtaizhongshouyi，dandaduoshuyingyongxuyaodeshimorenguanduanzhuangtai。tongguozengjiayixiewaibuyuanjian，jishizaiweishijiadianyuandeqingkuangxia

，yekeyigoujianchuyigemorenguanduandekaiguan。

圖1展示了VGS=0且漏源電壓VDS近乎為零時SiC JFET的截麵結構。該結構代表JFET芯片中數千個並聯單元之一。安森美SiC JFET具有兩個PN結（二極管）：漏極-柵極和柵極-源極。在這種無偏置狀態下，漏極與源極之間存在高導電性溝道，使得電子可雙向自由流動，從而實現了安森美SiC JFET特有的低導通電阻特性。

安森美可提供SiC JFET、SiC Cascode JFET和SiC Combo JFET三個係列的產品，每種類型都有其獨特性能，適用於不同的應用場景。其中SiC JFET可使固態斷路器（SSCB）在高達175°C的機殼材料極限溫度下工作；而SiC材料本身能夠承受更高的溫度。

圖1：標注電流路徑的縱向JFET結構示意圖

SiC JFET

常開型SiC JFET

具備最低的Rds

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

適用於斷路器及限流應用 

導通狀態下JFET的柵源電壓（VGS）可直接反映器件結溫（TJ）
，是自監測功率器件的理想解決方案

SiC Cascode JFET

與矽基 MOSFET共封裝 

常關型

支持標準柵極驅動

內置JFET柵極電阻

適用於高頻開關應用

SiC Combo JFET

可獨立控製MOS管和JFET的柵極，實現對開關dV/dt的精確調控 

可直接驅動JFET柵極
，在VGS=+2V條件下RDS(ON)降低10%~15%

簡化多個JFET並聯使用 

采用與分立JFET + MOSFET相同的柵極驅動方式 

顯著節省電路板空間

圖2：JFET（上圖）、Cascode JFET（左下圖）和Combo-JFET（右下圖）的符號示意圖

產品核心價值

安森美EliteSiC Combo JFET

SiC Combo JFET 型號： UG4SC075005L8S

將一個 750V 的 SiC JFET 和一個低壓Si MOSFET集成在單個TOLL封裝中。

750 V, 120 A

超低導通電阻 RDS(ON)： 25 °C 時為 5 mΩ， 175 °C 時為 12.2 mΩ 

 具備常關特性

優化多個器件並聯工作性能

工作溫度最高可達 175 °C 

具有高脈衝電流能力 

極佳器件穩健性 

短路耐受能力 

采用無引腳 TOLL 封裝（MO-229）

圖3：UG4SC075005L8S與競品導通電阻對比（單位：mΩ）

Combo JFET評估板

該評估板展示了基於安森美Combo JFET 器件 UG4SC075005L8S 的固態斷路器設計。

SiC Combo JFET是由一個低壓Si MOSFET和一個高壓SiC常開型JFET組成的複合器件。SiC JFET和Si MOSFET的柵極均可獨立接入。與標準共源共柵結構相比，SiC Combo JFET具有以下優勢：通過驅動實現更低的導通電阻 RDS(ON)、可完全控製開關速度，以及具備結溫檢測能力。

圖4：Combo JFET評估板正反麵視圖

（作者：安森美）

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