隨著寬帶隙技術在傳統和新興電力電子應用中的不斷普及，半導體公司正以驚人的速度開發其產品。 2021年，安森美半導體發布了650 V碳化矽（SiC）MOSFET技術，以支持從數百瓦到數十千瓦的直流電源需求，包括汽車牽引逆變器，電動汽車（EV）充電
，太陽能逆變器等應用
，服務器電源單元（PSU）和不間斷電源（UPS）。

 

SiC MOSFET已被證明是高功率和高電壓設備的理想選擇，其目標是替代矽（Si）功率開關。 SiC MOSFET使(shi)用(yong)一(yi)種(zhong)全(quan)新(xin)的(de)技(ji)術(shu)，該(gai)技(ji)術(shu)提(ti)供(gong)了(le)比(bi)矽(gui)更(geng)好(hao)的(de)開(kai)關(guan)性(xing)能(neng)和(he)更(geng)高(gao)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)。此(ci)外(wai)，低(di)導(dao)通(tong)電(dian)阻(zu)和(he)緊(jin)湊(cou)的(de)芯(xin)片(pian)尺(chi)寸(cun)確(que)保(bao)了(le)低(di)電(dian)容(rong)和(he)柵(zha)極(ji)電(dian)荷(he)。因(yin)此(ci)
，這(zhe)些(xie)設(she)備(bei)的(de)係(xi)統(tong)優(you)勢(shi)包(bao)括(kuo)更(geng)高(gao)的(de)效(xiao)率(lv)
，更(geng)快(kuai)的(de)工(gong)作(zuo)頻(pin)率(lv)，更(geng)高(gao)的(de)功(gong)率(lv)密(mi)度(du)，更(geng)低(di)的(de)EMI以及更小的係統尺寸。

 

安森美半導體的新型汽車級AECQ101和工業級的650 V NTH4L015N065SC1 SiC MOSFET帶來了新的機遇。NTH4L015N065SC1 SiC MOSFET的有源單元設計與先進的薄晶圓技術相結合
，可為擊穿電壓為650 V的設備提供性能更好的Rsp（Rdson *麵積）。 NTH4L015N065SC1還具有市場上最低的TO247封裝Rds（on）之一。內部柵極電阻（Rg）消xiao除chu了le使shi用yong外wai部bu柵zha極ji電dian阻zu人ren為wei降jiang低di設she備bei速su度du的de需xu求qiu
，從cong而er為wei工gong程cheng師shi提ti供gong了le更geng大da的de設she計ji靈ling活huo性xing。更geng高gao的de抗kang浪lang湧yong，雪xue崩beng能neng力li和he短duan路lu的de魯lu棒bang性xing有you助zhu於yu增zeng強qiang其qi堅jian固gu性xing
，從cong而er提ti供gong更geng高gao的de可ke靠kao性xing和he更geng長chang的de器qi件jian壽shou命ming。這zhe些xie設she備bei無wu鉛qian且qie符fu合heRoHS要求。

 

NTH4L015N065SC1技術參數

 

與矽器件相比

，安森美半導體的SiC MOSFET的介電擊穿場強高10倍
，電子飽和速度高2倍，能帶隙高3倍，熱導率高3倍。NTH4L015N065SC1 SiC MOSFET器件具有出色的動態和熱性能，並在高結溫下穩定運行。在相同範圍內
，與SiC MOSFET相比，650V NTH4L015N065SC1器件提供的競爭特性如下：

 

最低導通電阻：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

高開關速度和低電容：Coss = 430 pF

在175攝氏度的高結溫下穩定運行

具有AEC-Q101認證的卓越雪崩耐用性

我們通常習慣於將三個端子（柵極，漏極和源極）用於Si MOSFET。圖1表示NTH4L015N065SC1 SiC MOSFET的引腳圖和符號表示。快速瀏覽NTH4L015N065SC1 SiC MOSFET的數據表，就會發現兩個源極端：“驅動器源”和“電源”。驅動器源實質上是驅動柵極的電路的參考端，它減少了負載電流路徑中電感的負麵影響。

 

SiC MOSFET的電（靜態）表征包括經過評估的性能參數的DC和AC表征。下圖（圖2）傳達了NTH4L015N065SC1 SiC MOSFET在安全工作區域內的載流能力。當漏極至源極電壓（VDS）較低時
，最大電流受導通狀態電阻的限製。在中等VDS時，該設備可以在短時間內承受數百安培的電流。

 

圖2：NTH4L015N065SC1 SiC MOSFET安全工作區（圖片來源：安森美半導體）

 

汽車用SiC MOSFET

 

通過設計SiC MOSFET可以改善許多電源電路和器件。汽車電氣係統是該技術的最大受益者之一。現代的EV / HEV包含使用SiC器件的設備。一些流行的應用是車載充電器（OBC），DC-DC轉換器和牽引逆變器。圖3指出了電動汽車中需要大功率開關晶體管的主要子係統。 OBC的DC-DC轉換器電源電路將高電池電壓轉換為較低電壓，以操作其他電氣設備。電池電壓現在高達600或900伏。具有SiC MOSFET的DC-DC轉換器可將此電壓降低至48伏，12伏，以用於其他電子組件的操作。OBC係統中的SiC MOSFET允許在更高的頻率下開關，提高效率並減少熱管理。使用新型SiC MOSFET可實現更小
，更輕，更高效，更多的性能可靠的電源解決方案。

 

圖3：用於HEV和EV的WBG車載充電器（OBC）。 交流輸入經過整流，功率因數校正（PFC）
，然後進行DC-DC轉換，其中一個輸出用於給高壓電池充電，另一個輸出用於給低壓電池充電。 （圖片來源：安森美半導體）