【導(dǎo)讀】隨著寬帶隙技術(shù)在傳統(tǒng)和新興電力電子應(yīng)用中的不斷普及，半導(dǎo)體公司正以驚人的速度開(kāi)發(fā)其產(chǎn)品。 2021年，安森美半導(dǎo)體發(fā)布了650 V碳化硅（SiC）MOSFET技術(shù)，以支持從數(shù)百瓦到數(shù)十千瓦的直流電源需求，包括汽車(chē)牽引逆變器，電動(dòng)汽車(chē)（EV）充電，太陽(yáng)能逆變器等應(yīng)用，服務(wù)器電源單元（PSU）和不間斷電源（UPS）。
隨著寬帶隙技術(shù)在傳統(tǒng)和新興電力電子應(yīng)用中的不斷普及，半導(dǎo)體公司正以驚人的速度開(kāi)發(fā)其產(chǎn)品。 2021年，安森美半導(dǎo)體發(fā)布了650 V碳化硅（SiC）MOSFET技術(shù)，以支持從數(shù)百瓦到數(shù)十千瓦的直流電源需求，包括汽車(chē)牽引逆變器，電動(dòng)汽車(chē)（EV）充電，太陽(yáng)能逆變器等應(yīng)用，服務(wù)器電源單元（PSU）和不間斷電源（UPS）。
SiC MOSFET已被證明是高功率和高電壓設(shè)備的理想選擇，其目標(biāo)是替代硅（Si）功率開(kāi)關(guān)。 SiC MOSFET使用一種全新的技術(shù)，該技術(shù)提供了比硅更好的開(kāi)關(guān)性能和更高的可靠性。此外，低導(dǎo)通電阻和緊湊的芯片尺寸確保了低電容和柵極電荷。因此，這些設(shè)備的系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)包括更高的效率，更快的工作頻率，更高的功率密度，更低的EMI以及更小的系統(tǒng)尺寸。
安森美半導(dǎo)體的新型汽車(chē)級(jí)AECQ101和工業(yè)級(jí)的650 V NTH4L015N065SC1 SiC MOSFET帶來(lái)了新的機(jī)遇。NTH4L015N065SC1 SiC MOSFET的有源單元設(shè)計(jì)與先進(jìn)的薄晶圓技術(shù)相結(jié)合，可為擊穿電壓為650 V的設(shè)備提供性能更好的Rsp（Rdson *面積）。 NTH4L015N065SC1還具有市場(chǎng)上最低的TO247封裝Rds（on）之一。內(nèi)部柵極電阻（Rg）消除了使用外部柵極電阻人為降低設(shè)備速度的需求，從而為工程師提供了更大的設(shè)計(jì)靈活性。更高的抗浪涌，雪崩能力和短路的魯棒性有助于增強(qiáng)其堅(jiān)固性，從而提供更高的可靠性和更長(zhǎng)的器件壽命。這些設(shè)備無(wú)鉛且符合RoHS要求。
NTH4L015N065SC1技術(shù)參數(shù)
與硅器件相比，安森美半導(dǎo)體的SiC MOSFET的介電擊穿場(chǎng)強(qiáng)高10倍，電子飽和速度高2倍，能帶隙高3倍，熱導(dǎo)率高3倍。NTH4L015N065SC1 SiC MOSFET器件具有出色的動(dòng)態(tài)和熱性能，并在高結(jié)溫下穩(wěn)定運(yùn)行。在相同范圍內(nèi)，與SiC MOSFET相比，650V NTH4L015N065SC1器件提供的競(jìng)爭(zhēng)特性如下：
最低導(dǎo)通電阻：典型RDS（on）= 12 m @ VGS = 18 V＆典型RDS（on）= 15 m @ VGS = 15 V
低電容和超低柵極電荷：QG（tot）= 283 nC
高開(kāi)關(guān)速度和低電容：Coss = 430 pF
在175攝氏度的高結(jié)溫下穩(wěn)定運(yùn)行
具有AEC-Q101認(rèn)證的卓越雪崩耐用性
圖1：NTH4L015N065SC1 SiC MOSFET（圖片來(lái)源：安森美半導(dǎo)體）
我們通常習(xí)慣于將三個(gè)端子（柵極，漏極和源極）用于Si MOSFET。圖1表示NTH4L015N065SC1 SiC MOSFET的引腳圖和符號(hào)表示。快速瀏覽NTH4L015N065SC1 SiC MOSFET的數(shù)據(jù)表，就會(huì)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)源極端：“驅(qū)動(dòng)器源”和“電源”。驅(qū)動(dòng)器源實(shí)質(zhì)上是驅(qū)動(dòng)?xùn)艠O的電路的參考端，它減少了負(fù)載電流路徑中電感的負(fù)面影響。
SiC MOSFET的電（靜態(tài)）表征包括經(jīng)過(guò)評(píng)估的性能參數(shù)的DC和AC表征。下圖（圖2）傳達(dá)了NTH4L015N065SC1 SiC MOSFET在安全工作區(qū)域內(nèi)的載流能力。當(dāng)漏極至源極電壓（VDS）較低時(shí)，最大電流受導(dǎo)通狀態(tài)電阻的限制。在中等VDS時(shí)，該設(shè)備可以在短時(shí)間內(nèi)承受數(shù)百安培的電流。
圖2：NTH4L015N065SC1 SiC MOSFET安全工作區(qū)（圖片來(lái)源：安森美半導(dǎo)體）
汽車(chē)用SiC MOSFET
通過(guò)設(shè)計(jì)SiC MOSFET可以改善許多電源電路和器件。汽車(chē)電氣系統(tǒng)是該技術(shù)的最大受益者之一?，F(xiàn)代的EV / HEV包含使用SiC器件的設(shè)備。一些流行的應(yīng)用是車(chē)載充電器（OBC），DC-DC轉(zhuǎn)換器和牽引逆變器。圖3指出了電動(dòng)汽車(chē)中需要大功率開(kāi)關(guān)晶體管的主要子系統(tǒng)。 OBC的DC-DC轉(zhuǎn)換器電源電路將高電池電壓轉(zhuǎn)換為較低電壓，以操作其他電氣設(shè)備。電池電壓現(xiàn)在高達(dá)600或900伏。具有SiC MOSFET的DC-DC轉(zhuǎn)換器可將此電壓降低至48伏，12伏，以用于其他電子組件的操作。OBC系統(tǒng)中的SiC MOSFET允許在更高的頻率下開(kāi)關(guān)，提高效率并減少熱管理。使用新型SiC MOSFET可實(shí)現(xiàn)更小，更輕，更高效，更多的性能可靠的電源解決方案。
圖3：用于HEV和EV的WBG車(chē)載充電器（OBC）。 交流輸入經(jīng)過(guò)整流，功率因數(shù)校正（PFC），然后進(jìn)行DC-DC轉(zhuǎn)換，其中一個(gè)輸出用于給高壓電池充電，另一個(gè)輸出用于給低壓電池充電。 （圖片來(lái)源：安森美半導(dǎo)體）
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