安森美650V SiC满足高可靠性的应用
品慧电子讯随着宽带隙技术在传统和新兴电力电子应用中的不断普及，半导体公司正以惊人的速度开发其产品。 2021年，安森美半导体发布了650 V碳化硅（SiC）MOSFET技术，以支持从数百瓦到数十千瓦的直流电源需求，包括汽车牵引逆变器，电动汽车（EV）充电，太阳能逆变器等应用，服务器电源单元（PSU）和不间断电源（UPS）。
随着宽带隙技术在传统和新兴电力电子应用中的不断普及，半导体公司正以惊人的速度开发其产品。 2021年，安森美半导体发布了650 V碳化硅（SiC）MOSFET技术，以支持从数百瓦到数十千瓦的直流电源需求，包括汽车牵引逆变器，电动汽车（EV）充电，太阳能逆变器等应用，服务器电源单元（PSU）和不间断电源（UPS）。
SiC MOSFET已被证明是高功率和高电压设备的理想选择，其目标是替代硅（Si）功率开关。 SiC MOSFET使用一种全新的技术，该技术提供了比硅更好的开关性能和更高的可靠性。此外，低导通电阻和紧凑的芯片尺寸确保了低电容和栅极电荷。因此，这些设备的系统优势包括更高的效率，更快的工作频率，更高的功率密度，更低的EMI以及更小的系统尺寸。
安森美半导体的新型汽车级AECQ101和工业级的650 V NTH4L015N065SC1 SiC MOSFET带来了新的机遇。NTH4L015N065SC1 SiC MOSFET的有源单元设计与先进的薄晶圆技术相结合，可为击穿电压为650 V的设备提供性能更好的Rsp（Rdson *面积）。 NTH4L015N065SC1还具有市场上最低的TO247封装Rds（on）之一。内部栅极电阻（Rg）消除了使用外部栅极电阻人为降低设备速度的需求，从而为工程师提供了更大的设计灵活性。更高的抗浪涌，雪崩能力和短路的鲁棒性有助于增强其坚固性，从而提供更高的可靠性和更长的器件寿命。这些设备无铅且符合RoHS要求。
NTH4L015N065SC1技术参数
与硅器件相比，安森美半导体的SiC MOSFET的介电击穿场强高10倍，电子饱和速度高2倍，能带隙高3倍，热导率高3倍。NTH4L015N065SC1 SiC MOSFET器件具有出色的动态和热性能，并在高结温下稳定运行。在相同范围内，与SiC MOSFET相比，650V NTH4L015N065SC1器件提供的竞争特性如下：
最低导通电阻：典型RDS（on）= 12 m @ VGS = 18 V＆典型RDS（on）= 15 m @ VGS = 15 V
低电容和超低栅极电荷：QG（tot）= 283 nC
高开关速度和低电容：Coss = 430 pF
在175摄氏度的高结温下稳定运行
具有AEC-Q101认证的卓越雪崩耐用性
图1：NTH4L015N065SC1 SiC MOSFET（图片来源：安森美半导体）
我们通常习惯于将三个端子（栅极，漏极和源极）用于Si MOSFET。图1表示NTH4L015N065SC1 SiC MOSFET的引脚图和符号表示。快速浏览NTH4L015N065SC1 SiC MOSFET的数据表，就会发现两个源极端：“驱动器源”和“电源”。驱动器源实质上是驱动栅极的电路的参考端，它减少了负载电流路径中电感的负面影响。
SiC MOSFET的电（静态）表征包括经过评估的性能参数的DC和AC表征。下图（图2）传达了NTH4L015N065SC1 SiC MOSFET在安全工作区域内的载流能力。当漏极至源极电压（VDS）较低时，最大电流受导通状态电阻的限制。在中等VDS时，该设备可以在短时间内承受数百安培的电流。
图2：NTH4L015N065SC1 SiC MOSFET安全工作区（图片来源：安森美半导体）
汽车用SiC MOSFET
通过设计SiC MOSFET可以改善许多电源电路和器件。汽车电气系统是该技术的最大受益者之一。现代的EV / HEV包含使用SiC器件的设备。一些流行的应用是车载充电器（OBC），DC-DC转换器和牵引逆变器。图3指出了电动汽车中需要大功率开关晶体管的主要子系统。 OBC的DC-DC转换器电源电路将高电池电压转换为较低电压，以操作其他电气设备。电池电压现在高达600或900伏。具有SiC MOSFET的DC-DC转换器可将此电压降低至48伏，12伏，以用于其他电子组件的操作。OBC系统中的SiC MOSFET允许在更高的频率下开关，提高效率并减少热管理。使用新型SiC MOSFET可实现更小，更轻，更高效，更多的性能可靠的电源解决方案。
图3：用于HEV和EV的WBG车载充电器（OBC）。 交流输入经过整流，功率因数校正（PFC），然后进行DC-DC转换，其中一个输出用于给高压电池充电，另一个输出用于给低压电池充电。 （图片来源：安森美半导体）
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