Nexperia 已開(kāi)發(fā)出一系列采用下一代高壓 GaN HEMT H2 技術(shù)的新型 GaN FET 解決方案。TO-247 和專(zhuān)有的 CCPAK 表面貼裝封裝主要針對(duì)汽車(chē)、5G 和數(shù)據(jù)中心應(yīng)用。

Nexperia 宣布了具有 120 V、150 V 和 200 V 反向電壓的硅鍺 （SiGe） 整流器的新解決方案，該解決方案將肖特基同類(lèi)產(chǎn)品的高效率與快速恢復(fù)二極管的熱穩(wěn)定性相結(jié)合。

新器件在導(dǎo)通電阻方面具有出色的性能，并通過(guò)級(jí)聯(lián)配置簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)，無(wú)需復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)器和控制裝置。

我們發(fā)現(xiàn)機(jī)架式電源對(duì)電信服務(wù)器具有一定的吸引力。即使在 5g 數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)場(chǎng)中，他們只需要越來(lái)越高的效率，所有輸出范圍內(nèi)的效率都超過(guò) 90%，這讓您進(jìn)入鈦級(jí)。Nexperia 總經(jīng)理 Michael LeGoff 說(shuō)，這就是我們發(fā)現(xiàn)對(duì)我們產(chǎn)品組合的需求量更大的地方。

汽車(chē)制造商和其他系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者在更高的溫度下運(yùn)行，并且越來(lái)越多地推動(dòng)提高效率——無(wú)論是出于小型化、性能、監(jiān)管還是其他原因。針對(duì)汽車(chē)、通信基礎(chǔ)設(shè)施和服務(wù)器市場(chǎng)，新的 1-3 A SiGe 整流器在 LED 照明、發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元或燃油噴射等高溫應(yīng)用中特別有用。

在世界上，設(shè)計(jì)師會(huì)使用肖特基二極管，因?yàn)樗鼈兎浅８咝?，正向電壓低，開(kāi)關(guān)速度非?？欤贿m合如此高的電流。因此，它們不是那么容易找到電壓，讓我們說(shuō)大約 150 或 200 伏，因?yàn)樗鼈冏兊梅浅５托Р⑶宜鼈冊(cè)跓嵘喜惶€(wěn)定。

當(dāng)您在非常高的溫度下操作它們時(shí)，它們往往會(huì)產(chǎn)生一種稱(chēng)為熱失控的效應(yīng)。這就是為什么我們的客戶經(jīng)常在對(duì)漏電流非常敏感的高溫應(yīng)用中使用 pn 整流器的原因，因?yàn)樗鼈兙哂蟹浅８叩恼螂妷汉透邆鲗?dǎo)損耗，因此效率不高。Nexperia 產(chǎn)品經(jīng)理 Jan Fischer 表示，我們相信硅鍺整流器可以兼具兩全其美，因?yàn)樗鼈兲峁┬ぬ鼗O管的低 Vf 和 pn 整流器的熱穩(wěn)定性

GaN Nexperia 解決方案

GaN 晶體管比硅 MOSFET 更快、更小。GaN 的性能表明效率和性能得到了改善，從而帶來(lái)了一些硅技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的新應(yīng)用。

新的 GaN 技術(shù)使用外延通孔，減少了缺陷，并且模具尺寸減少了大約 24%。在傳統(tǒng) TO-247 的初始版本中，RDS（on） 降低到僅 41 mΩ（最大值，35 mΩ 典型值，在 25 °C）。使用 CCPAK 表面貼裝版本，降低幅度將進(jìn)一步增加，最高可達(dá) 39 mΩ（最大值，25 °C 時(shí)典型值為 33 mΩ）。由于這些部件被設(shè)計(jì)為級(jí)聯(lián)器件，因此使用標(biāo)準(zhǔn) Si MOSFET 驅(qū)動(dòng)器也很容易驅(qū)動(dòng)它們。CCPAK 表面貼裝版本 GAN039 將符合汽車(chē)應(yīng)用的 AEC-Q101 標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù) Michael LeGoff 的說(shuō)法，“它還允許我們提高 R DS （on） 水平，但仍使用相同的級(jí)聯(lián)配置。動(dòng)態(tài)特性大約提高了 15%。采用這種下一代技術(shù)的兩種產(chǎn)品采用 TO247 封裝，可為您提供約 41 mohm 的 R DS （on），我們還將在頂部和底部冷卻選項(xiàng)的 CCPAK 表面貼裝封裝中發(fā)布相同的芯片。CCPAK 將成為我們認(rèn)為行業(yè)領(lǐng)先的表面貼裝器件”。

CCPAK 表面貼裝采用創(chuàng)新且經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的銅夾封裝技術(shù)來(lái)代替內(nèi)部連接線。這降低了寄生損耗，優(yōu)化了電氣和熱性能，并提高了可靠性：寄生電感降低了三 （3） 倍，從而降低了開(kāi)關(guān)損耗和 EMI，與引線鍵合解決方案相比，可靠性更高。

圖 1：Nexperia 的解決方案

CCPAK GaN FET 提供頂部或底部冷卻配置，使其用途廣泛，有助于進(jìn)一步改善散熱。

硅鍺釀造

鍺硅 （SiGe） 整流器將肖特基整流器的效率與快速恢復(fù)二極管的熱穩(wěn)定性相結(jié)合，使工程師能夠優(yōu)化其 100-200V 電源設(shè)計(jì)以提高效率。對(duì)于許多電路設(shè)計(jì)，主要挑戰(zhàn)是每個(gè)空間集成更多功能，以實(shí)現(xiàn)最高效率和系統(tǒng)小型化。SiGe 整流器是一種理想的解決方案，具有高效率、易于熱設(shè)計(jì)和小尺寸等優(yōu)點(diǎn)。

這些器件適用于汽車(chē)行業(yè)、服務(wù)器市場(chǎng)和通信基礎(chǔ)設(shè)施中的應(yīng)用，可在高達(dá) 175°C 的溫度下安全運(yùn)行。與硅相比，SiGe 具有更小頻帶、更快的開(kāi)關(guān)頻率和更大的電子遷移率，從而提供改進(jìn)的高頻開(kāi)關(guān)行為。Nexperia 已開(kāi)發(fā)出多項(xiàng)工藝專(zhuān)利，可滿足對(duì)高效率和高溫操作看似相互矛盾的需求（圖 2 和圖 3）。

圖 2：Nexperia 新型 SiGe 整流器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化圖。

圖 3：肖特基和 SiGe 整流器的漏電流與外殼溫度的關(guān)系。當(dāng)泄漏電流的增加變成超指數(shù)時(shí)，就會(huì)發(fā)生熱失控。

為了進(jìn)一步提高性能，Neperia 提供的解決方案采用 FlatPower （CFP） 雙針夾式封裝（CFP3 和 CFP5），從而提供出色的散熱性能。它還允許引腳對(duì)引腳的兼容性，并可直接替代肖特基整流器和快速恢復(fù)整流器。

SiGe 器件具有低漏電流（約 1 nA）和降低的傳導(dǎo)損耗，從而提高了各種應(yīng)用的效率。Jan Fischer 表示，粗略估計(jì)，您可以預(yù)期效率會(huì)提高五 （5）% 到十 （10）%，且熱穩(wěn)定性與最佳快速恢復(fù)二極管相同。

所有設(shè)備均通過(guò) AEC-Q101 認(rèn)證，適用于汽車(chē) - 根據(jù)多家汽車(chē)制造商的要求，通過(guò)了 2 次 AEC-Q101 終身測(cè)試。其他重要應(yīng)用包括 LED 照明和通信基礎(chǔ)設(shè)施。

審核編輯：郭婷