以更小封裝實(shí)現(xiàn)更大開(kāi)關(guān)功率，Qorvo SiC FET如何做到的？

*本文作者：David Schnaufer，Qorvo技術(shù)營(yíng)銷傳播經(jīng)理

每隔一段時(shí)間便會(huì)偶爾出現(xiàn)全新的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)技術(shù)；當(dāng)這些技術(shù)進(jìn)入市場(chǎng)時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生巨大的影響。使用碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）等寬帶隙材料的器件技術(shù)無(wú)疑已經(jīng)做到了這一點(diǎn)。與傳統(tǒng)硅基產(chǎn)品相比，這些寬帶隙技術(shù)材料在提升功率轉(zhuǎn)換效率和縮減尺寸方面都有了質(zhì)的飛躍。

憑借SiC在縮減尺寸方面的全新能力，Qorvo的SiC FET技術(shù)用于采用TO-Leadless（TOLL）封裝的750V器件開(kāi)發(fā)，并擴(kuò)大了其領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。那么，如此小巧的TOLL封裝能帶來(lái)什么？這正是我們下面要深入探討的問(wèn)題。

• 所有FET在傳導(dǎo)過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生一定的功率損耗。傳導(dǎo)中的功率損耗與額定RDS(ON)值成正比；這種損耗等效于系統(tǒng)效率的下降。通常情況下，要達(dá)到較低的RDS(ON)，就需要增大FET的尺寸；然而，這就相當(dāng)于在降低傳導(dǎo)損耗的同時(shí)，增大了半導(dǎo)體尺寸（見(jiàn)下圖1）。而增大FET尺寸便意味著增加了成本和開(kāi)關(guān)損耗。顯然，成本和RDS(ON)之間存在著折衷。就Qorvo的SiC-FET而言，由于元件的整體尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手SiC、硅或GaN功率技術(shù)產(chǎn)品，因而能夠?qū)⑦@種折衷降至最低（見(jiàn)圖3 左圖）。

• 如上圖所示，不僅在RDS(ON)和尺寸間存在權(quán)衡取舍，開(kāi)關(guān)能量和RDS(ON)之間也是如此。隨著器件RDS(ON)的增加，開(kāi)關(guān)能量（Eon和Eoff）也會(huì)增加；也就是說(shuō)，當(dāng)RDS(ON)和傳導(dǎo)損耗走向更低的方向，Eon和Eoff開(kāi)關(guān)損耗也會(huì)增加。在電動(dòng)車DC/DC轉(zhuǎn)換器或功率因數(shù)校正（PFC）解決方案等硬開(kāi)關(guān)應(yīng)用中，這兩個(gè)參數(shù)間的權(quán)衡帶來(lái)更大的挑戰(zhàn)。但最終，通過(guò)平衡這兩個(gè)參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的結(jié)果。將Qorvo的SiC-FET與其它電源技術(shù)進(jìn)行比較，可以發(fā)現(xiàn)兩者的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)基本相當(dāng)。

• 在電動(dòng)車用DC/DC轉(zhuǎn)換器等軟開(kāi)關(guān)應(yīng)用中，RDS(ON)與Coss(tr)或FET輸出電容（tr-表示與時(shí)間相關(guān)）間需進(jìn)行權(quán)衡（參見(jiàn)下圖）；器件 RDS(ON)越低，Coss(tr)越大。在軟開(kāi)關(guān)應(yīng)用中，Coss(tr)是決定FET工作頻率的關(guān)鍵因素。輸出電容越小，工作頻率就越高。在軟開(kāi)關(guān)應(yīng)用中，則要在這兩個(gè)參數(shù)間做出選擇，以確保系統(tǒng)達(dá)到最佳工作頻率。也就是說(shuō)，如圖 3 右側(cè)所示，Qorvo的SiC-FET技術(shù)在給定Coss(tr)的情況下具有更低的總RDS(ON)，使得Qorvo的SiC-FET技術(shù)在許多軟開(kāi)關(guān)應(yīng)用中更具優(yōu)勢(shì)。