面对这一挑战，尽管电力电子工程师们早就掌握了理论上能够达到零损耗的 ZVS 软开关这一秘密武器，但在纷繁复杂的实际应用中，由于寄生参数、控制精度、热效应、材料特性等种种因素，仍会不可避免地产生损耗。

在前不久 PowerUP Asia 2024论坛 的在线研讨会中， Qorvo 高级产品应用工程师Mike Zhu 分享了 Qorvo SiC FET在ZVS（零电压开关）软开关技术应用中的卓越表现 。

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在传统的硬开关操作中，开关器件在高电压下导通，导致开关损耗显著，这不仅降低了效率，还产生了大量的热量。特别是在 高频操作 中， 开关损耗会急剧增加 ，成为制约系统效率和性能的关键因素。为了解决这一问题，软开关技术，尤其是 零电压开关技术 ，被开发出来，旨在 实现开关元件在无电压或极低电压状态下导通，从而极大程度地减少开关损耗，提高效率 。

零电压开关技术依赖于开关器件（如MOSFET或IGBT）的特性， 这些器件在导通时具有较低的电阻，而在关断时具有较高的电阻 。在ZVS应用中，开关在电压为零或接近零时导通，这意味着开关的电流在导通时不会突然增加，从而减少了开关损耗。

图1 ZVS软开关波形及不同开关阶段半桥电路的主要能量损耗来源

图1展示了一个ZVS技术的典型示例。根据其波形图我们可以看出， 尽管ZVS避免了开通损耗，但仍然存在死区时间 ，这一阶段会带来死区传导损耗。之后栅极导通，电流得以流过器件，ZVS应用中的主要损耗就发生在这里，这一部分就是 开通损耗 。当器件需要关断时，ZVS应用的关断方式依旧是硬开关式， 关断损耗 也就因此产生了。

在零电压开关应用中，功率器件的选择和设计需要特别考虑到几个关键性能指标，以确保系统在效率、热管理以及整体性能上达到最优。Mike 将其总结为以下几点：

Qorvo SiC FET，作为ZVS技术的革新者，凭借其独特的设计和材料科学的进步，为电力电子行业带来了前所未有的变革。

图2. SiC MOSFET与用于共源共栅电路SiC JFET的截面比较

与平面SiC MOSFET对比，Qorvo SiC FET采用了 共源共栅结构 ， 其核心在于使用了沟槽JFET 。这一设计消除了平面SiC MOSFET中存在的沟道电阻，取而代之的是一个低压硅MOSFET的沟道电阻。由于硅材料的导电性能优于SiC，且工作在较低的电压下，因此其 导通电阻 显著减小， 仅占共源共栅器件总电阻的5%-10% 。这一创新设计大幅度降低了器件的导通电阻，使得 Qorvo SiC FET在单位面积上的导通电阻比最接近的SiC MOSFET结构低两倍以上 。

图3. Qorvo SiC FET与其他厂商的开关器件导通电阻对比

此外，Qorvo SiC FET还通过其独特的结构设计，进一步优化了开关性能。平面SiC MOSFET在第三象限导通时，体二极管压降较高，例如，在零偏置情况下传导30A电流时，压降约为4.8V。而在Qorvo SiC FET中，由于其共源共栅结构， 高压SiC JFET在第三象限导通时始终处于同步导通模式 。这使得在栅极偏置为0V且第三象限电流为30A时，Qorvo SiC FET的体二极管压降仅为2.5V。得益于其低沟道电阻和低体二极管压降， Qorvo SiC FET还提供了非常低的时间相关输出电容（Coss） ，这使得开关速度大大加快，并有效地缩短了所需的死区时间。

针对ZVS应用中的另一大损耗来源—— 开关损耗 。Mike将Qorvo的 U1B 半桥模块与其他厂商的SiC MOSFET进行了对比，结果显示在100A电流条件下， Qorvo的器件在关断时的开关损耗比其他厂商的器件低74% 。这种性能优势主要归因于Qorvo器件的更快的dV/dt，即电压变化率。

快速的dV/dt可以减少电流和电压的重叠 ，进而降低关断损耗。当使用缓冲器控制电压尖峰和振铃时，这种效果尤为明显。缓冲器可以帮助限制电压的上升速度，同时允许更小的栅极电阻，这有利于降低开关损耗。在电动汽车充电站等实际应用中，使用Qorvo器件可以实现 更高的效率 ， 更低的结温 ，以及 可能更高的开关频率 ，从而减小系统尺寸和降低成本。

更小的芯片尺寸带来诸多优点的同时，也增加了热阻。在高功率密度的应用中，有效的散热设计至关重要。Qorvo通过采用 银烧结芯片贴装技术 ，显著提升了其SiC FET的热性能。 银烧结技术的导热率是传统焊接技术的六倍 ，这意味着热量能够更高效地从芯片表面转移到散热器，从而降低了器件的运行温度，延长了器件的使用寿命，并提升了整体系统的可靠性和效率。

Qorvo SiC FET的创新技术不仅在零电压开关（ZVS）应用中展现了卓越的性能，还为电力电子行业带来了显著的效率提升和成本降低。通过优化设计和材料科学的进步，Qorvo SiC FET在高频、高压操作中表现出色，满足了现代电力电子设备对高效率和高功率密度的需求。无论是在电动汽车、可再生能源系统，还是在工业电机驱动和数据中心电源等领域，Qorvo SiC FET都为实现更紧凑、更可靠的系统设计提供了无限可能。随着电气化和智能化的不断推进，Qorvo将继续引领技术创新，助力全球向更可持续的未来迈进。