1,200V SiC MOSFET 提供更高的性能?

英飛凌科技股份公司通過推出具有增強(qiáng)功能的 M1H 技術(shù) 1,200-V SiC MOSFET擴(kuò)展了其CoolSiC產(chǎn)品組合。這些器件將采用 .XT 互連技術(shù)以 Easy 模塊和分立封裝形式提供。應(yīng)用包括太陽能系統(tǒng)、快速電動汽車充電、儲能系統(tǒng)和其他工業(yè)應(yīng)用。

英飛凌 SiC 副總裁 Peter Friedrichs 在視頻演示中表示，英飛凌正在為模塊和分立元件引入具有增強(qiáng)熱性能的新封裝功能，新的 M1H 技術(shù)衍生產(chǎn)品還為柵極操作提供了擴(kuò)展的操作窗口。

Friedrichs 強(qiáng)調(diào)，新的 M1H 變體是對先前 M1 技術(shù)的升級，具有相同的基本設(shè)備概念，因此單元布局或單元尺寸沒有變化。他還指出，分立器件和模塊的產(chǎn)品數(shù)量將顯著增加。參考板也將添加到產(chǎn)品組合中。

弗里德里希斯說，CoolSiC 基礎(chǔ)技術(shù)最重要的進(jìn)步之一是其顯著更大的柵極操作，可以提高給定裸片尺寸的導(dǎo)通電阻。他說，借助 M1H 技術(shù)，英飛凌甚至可以在最高開關(guān)頻率下提供低至 –10 V 的柵極電壓的完整窗口。

英飛凌表示，更寬的柵極工作電壓范圍還有助于解決柵極上與驅(qū)動器和布局相關(guān)的電壓峰值。

此外，數(shù)據(jù)表現(xiàn)在提供了有關(guān)柵極-源極電壓的更多詳細(xì)信息，包括 –10 V 至 23 V 的最大瞬態(tài)電壓和 –7 V 至 20 V 的最大靜態(tài)電壓，以及推薦的柵極電壓?！芭c過去一樣，推薦的柵極電壓是我們認(rèn)為在總損耗和可靠性方面可以達(dá)到的最佳性能，”Friedrichs 說。

CoolSiC M1H 技術(shù)提供更廣泛的柵極電壓選擇。（來源：英飛凌科技）

Friedrichs 說，M1H 技術(shù)的另一個特點(diǎn)是在給定裸片尺寸的情況下改進(jìn)了 R DS(on) [導(dǎo)通電阻]?！霸诠ぷ鳒囟认拢c上一代 [M1] 相比，這種新技術(shù)衍生產(chǎn)品現(xiàn)在可以將R DS(on)降低約 12% 。”

在相同芯片尺寸下，M1H 技術(shù)比上一代 M1 器件的 RDS(on) 提高了 12%。（來源：英飛凌科技）

模塊升級

M1H 技術(shù)將集成到英飛凌的 Easy 模塊系列中，以改進(jìn) Easy 1B 和 2B 模塊。此外，英飛凌正在推出配備 1,200-V CoolSiC MOSFET 的全新 Easy 3B 模塊，該模塊可提供 175°C 的最高臨時結(jié)溫，以提供更大的過載能力。這可以實(shí)現(xiàn)更高的功率密度和故障事件的覆蓋范圍。

Easy 3B 模塊中的英飛凌 CoolSiC M1H SiC MOSFET。（圖片：英飛凌科技）

弗里德里希斯說，Easy 3B 的尺寸是 Easy 2B 的兩倍，并且能夠使功率處理能力增加一倍。

“我們現(xiàn)在推出了新的裸片尺寸，這使我們在設(shè)計特定產(chǎn)品和具有廣泛額定功率的特定拓?fù)浞矫婢哂懈蟮撵`活性：我們從最大裸片中的 13 mΩ 開始，一直到 55 mΩ，”他說?！?a target="_blank">電源模塊的另一個新增功能是短期過載能力，我們可以在高達(dá) 175?C 的結(jié)溫下運(yùn)行設(shè)備。當(dāng)然，這對于管理某些過載或壓力負(fù)載非常重要?！?/p>

與其前身 M1 相比，英飛凌還對 M1H 模塊的內(nèi)部柵極電阻 (RG) 進(jìn)行了更改，從 4 Ω 增加到 8 Ω，從而優(yōu)化了開關(guān)行為。Friedrichs 表示，這為客戶提供了更快、更容易的設(shè)計，同時在兩種變體的開啟和關(guān)閉中保持相同的基本行為。

英飛凌計劃推出具有多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的大量 Easy 模塊配置組合。其中包括半橋、全橋、SixPACK、升壓器和三電平模塊。

低歐姆分立封裝

除了升級 Easy 模塊系列外，英飛凌還在 TO 封裝中添加了低電阻分立 SiC MOSFET，該封裝使用了公司的 .XT 技術(shù)，該技術(shù)之前在 D2PAK-7L 封裝中引入。CoolSiC MOSFET 1,200-V M1H 產(chǎn)品組合包括采用TO247-3和TO247-4分立式封裝的 7 mΩ、14 mΩ 和 20 mΩ 全新超低導(dǎo)通電阻。

采用 TO247 封裝的英飛凌 CoolSiC M1H 1200-V SiC MOSFET。（來源：英飛凌科技）

Friedrichs 說，新的 SiC MOSFET 易于設(shè)計，尤其是由于柵極電壓過沖和下沖，新的最大柵極-源極電壓低至 –10 V。此外，它們還具有雪崩和短路能力規(guī)格。

Friedrichs 表示，這些新型器件包括一個導(dǎo)通電阻為 7 mΩ 的器件，它在 TO 封裝的單一產(chǎn)品配置中提供了最低的導(dǎo)通電阻，電壓為 1,200 V。7-mΩ 器件的額定功率可高達(dá) 30 kW，14-mΩ 和 20-mΩ 器件的額定功率可高達(dá) 15 kW 至 22 kW。

Friedrichs 說，低歐姆部件的最大好處之一是用戶無需并聯(lián)即可在單個封裝中實(shí)現(xiàn)某些額定功率，因此可以實(shí)現(xiàn)更大的功率和更輕的重量。

此外，與標(biāo)準(zhǔn)互連相比，.XT 互連技術(shù)將散熱能力提高了 30%，F(xiàn)riedrichs 說。他補(bǔ)充說，這為用戶提供了各種優(yōu)化，例如增加輸出電流、增加開關(guān)頻率或降低結(jié)溫，以提高預(yù)期壽命。

.XT 互連提供高達(dá) 30% 的高散熱能力。（圖片：英飛凌科技）

這意味著由于開關(guān)頻率的增加，熱導(dǎo)率提高了 15%，或者無源元件的數(shù)量減少了。此外，英飛凌表示，在不改變系統(tǒng)工作條件的情況下，.XT 技術(shù)將降低 SiC MOSFET 結(jié)溫，從而顯著提高系統(tǒng)壽命和功率循環(huán)能力。

優(yōu)點(diǎn)包括結(jié)殼熱阻 (R thjc ) 降低 >25%，結(jié)殼熱阻 (Z thjc )降低 >45% ，以及更低的熱機(jī)械應(yīng)力，這也提高了功率循環(huán)能力，弗里德里希斯說。

模塊和離散變體現(xiàn)已上市。其中包括使用 1,200-V CoolSiC MOSFET 的新型 Easy 3B 模塊和采用 .XT 互連的低電阻 TO247 分立器件。

審核編輯 黃昊宇