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CoolSiC™ MOSFET Gen2性能综述

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英飞凌新发布了CoolSiC™ MOSFET Gen2系列产品,单管有D2PAK-7L表贴式和TO-247-4HC高爬电距离通孔式两种封装形式。

英飞凌新发布了CoolSiC™ MOSFET Gen2系列产品,单管有D2PAK-7L表贴式和TO-247-4HC高爬电距离通孔式两种封装形式。与上一代产品相比,英飞凌全新的CoolSiC™ MOSFET 650V和1200V Gen2技术在确保质量和可靠性的前提下,进一步提升了MOSFET的主要性能指标,拥有更高的效率和功率密度。Gen2 SiC性价比提高了15%,是各种工业应用的理想之选。


G2主要有以下几方面优势:


业界最低Rdson*A


单位面积电阻Rdson*A是评价SiC MOSFET技术先进程度的重要性能指标。CoolSiC™ Gen2采用英飞凌独特的非对称沟槽栅结构,采用特殊晶面取得最低的界面态密度和氧化层陷阱,保证最高的沟道载流子迁移率,从而尽可能降低导通电阻,非对称的深P阱形成增强型体二极管,增强了体二极管的抗浪涌能力。G2在G1的基础上,进一步缩小了元胞尺寸,同时优化了纵向结构及掺杂形貌,单位面积导通电阻业界最低,单芯片最低可达7mΩ。导通电阻Rdson范围更宽,7mΩ到78mΩ之间共有9档产品,同时档位划分更加细腻。


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更低的损耗


CoolSiC™ G2通过改进元胞结构,优化寄生电容,展现了卓越的优值系数(FOM),开关损耗得到了显著改善,是SiC市场上最优秀的产品之一。


FOM:RDSON*Qg,更低的优值带来更低的驱动电路损耗


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FOM:RDSON*QGD,更低的优值在硬开关应用中带来更低损耗


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FOMRDSON*Eoss,更低的优值在轻载工况中带来更低的损耗


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FOM:RDSON*QOSS,更低的优值在软开关应用中带来更低损耗。


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更低的优值使得G2开关损耗更低。因此,在高开关频率条件下,G2的电流能力更加出众,性能优于G1和同类竞争对手。


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更好的热性能


CoolSiC™ MOSFET G2的最大工作结温从过去的175摄氏度提高到了200摄氏度,可以在200的结温下累计运行100小时,这意味着客户有了更大的结温裕量,可以在过载条件下进行开发设计,这是上一代产品所不能做到的。


除了芯片性能的改进,CoolSiC™ MOSFET 1200 V G2单管产品全线采用了改进的.XT扩散焊。.XT采用扩散焊技术,与标准焊接相比,极大程度地降低了焊料层厚度,降低了结壳热阻。与标准焊接技术相比,G2改进的.XT互联技术能够降低30%的热阻,与G1 .XT技术相比,G2改进的.XT扩散焊可以降低7%的热阻。


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更高的可靠性


  • 在进一步降低导通电阻的同时,G2依然保留了短路能力。G2单管产品保证2us的短路时间,精心调制退饱和电路能够使得器件2us之内关断,从而使系统运行更可靠。

  • 很小的VGS(th)和传输特性的离散性以及较低的负温度系数,可增强并联操作的可靠性和易用性

  • 增强的抗寄生导通能力,增强了对抗米勒效应的可靠性,允许单极驱动(0V栅极电压)


测试实例


使用G1 IMZA120R030M1H和G2 IMZC120R026M2H以及同等级的竞争产品,在solar boost拓扑中实测进行,diode D1选取1200V肖特基二极管,测试条件如下表所示。


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Test Conditions (Buck mode)


  • fsw = 60 kHz

  • RG = 2.3 Ω, VGS = -3/18V

  • VDC = 780 V

  • Duty = 60 %

  • IDCmax = 21 A

  • Tamb = 25°C, Fan cooling


从测试结果可以看出,G2 IMZC120R026M2H最高效率可达99.09%,优于G1及竞争对手。在保持最高效率的同时,G2 IMZC120R026M2H最高结温也仅有73.4℃,比最恶劣的competitor 3的112.5℃低了将近40℃。


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总结

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CoolSiC™ MOSFET 1200V G2技术领先于业界,是速度更快、损耗更小、散热更好且更加耐用可靠的器件。这为光伏、储能、直流电动汽车充电、电机驱动和工业电源等功率半导体应用领域的客户带来了巨大优势。与前几代产品相比,采用CoolSiC™ G2的电动汽车直流快速充电站最高可减少10%的功率损耗,并且在不影响外形尺寸的情况下实现更高的充电功率。基于CoolSiC™ G2器件的牵引逆变器可进一步增加电动汽车的续航里程。在可再生能源领域,采用CoolSiC™ G2的太阳能逆变器可以在保持高功率输出的同时实现更小的尺寸,从而降低每瓦成本。



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