Qorvo第四代1200V碳化矽場效電晶體現身

作者: 廖專崇
2022 年 05 月 20 日

Qorvo宣布推出1200V碳化矽(SiC)場效電晶體(FET)系列,新的UF4C/SC系列1200V第四代SiC FET適合800V匯流排結構,這種結構常見於電動車車載充電器、工業電池充電器、工業電源、直流太陽能逆變器、焊機、不斷電供應系統和感應加熱應用。

UF4C/SC系列1200V第四代SiC FET由UnitedSiC(現名Qorvo)研發,所有RDS(on)產品(23、30、53和70毫歐)都採用產業標準四引腳開爾文源極TO-247封裝(圖1),在較高的性能等級下提供更清潔的開關。53和70毫歐元件採用TO-247三引腳封裝。該系列元件在控制得當的熱性能基礎上提升可靠性,這種熱性能是銀燒結晶粒連接方式和先進的晶圓減薄製程帶來的結果。

圖1 按RDS(On)劃分的新1200V第四代UnitedSiC FET產品與現有1200V第三代系列

UF4C/SC採用垂直溝槽元件結構,提升品質因數(FoM),包括更低的RDS(on)×面積、非常低的RDS(on)×Eoss、RDS(on)×Coss,(tr)和RDS(on)×Qg。第四代產品1200V FET可以用0~12V或0~15V柵極驅動電壓驅動。由於有+/-20V的VGS,Max和高臨界值電壓(4.8V),這些SiC FET能實現大量柵極電壓設計和雜訊裕度,並與Si或SiC柵極驅動電壓相容。1200V FET具備出色的體二極體、正向電壓(通常為1.0~1.5V)和更低的反向恢復電荷(Qrr)。

為了充分利用低導通電阻的優勢,1200V SiC FET在出色的熱電阻Rth, j-c支援下維持了良好的功率處理能力,同時實現晶粒縮小,並降低了電容和開關損耗。熱電阻改善與同等級其他FET相較低了26~60%。圖2顯示第四代1200V SiC FET,功率處理的品質因數(Rth,j-c)、硬開關品質因數(RDS(on)×Eoss)以及軟開關的品質因數(RDS(on)×Coss,(tr))和RDS(on)×Qg。雷達圖中的較低值反映了各個參數的較佳表現。從圖中可以看出,在25oC和升高後的溫度(125oC)下,在硬開關電路(即主動前端等)和軟開關電路(即隔離的直流轉換器等)中,1200V第四代SiC FET都具有不受影響的性能優勢。與上一代SiC FET相比,新元件在相同晶粒面積下的RDS(on)最多可降低40%,25oC的RDS(on)×Eoss可降低37%,25oC的RDS(on)×Coss,(tr)可降低54%。

圖2 新1200V第四代SiC FET的品質因數與業界其他1200V FET的比較

新1200V SiC FET系列還為OBC的隔離直流轉換器級提供了更好的選擇。在這些高頻軟開關拓撲中,第四代FET的低導電損耗、低二極體正向壓降、低驅動器損耗(低Vg,低Qg)和低RDS(on)×Coss,(tr)都很理想。

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