碳化矽(SiC)功率元件的应用正快速且广泛的成长中,尤其是电动车相关的市场,而SiC元件的性能优劣也成为供应商的决胜点。而专注于碳化矽元件技术开发的美商UnitedSiC(联合碳化矽),今日推出了一款业界最佳的750V SiC FET产品,该元件的导通电阻(RDS on)仅有6mΩ,仅有竞争对手SiC MOSFET产品的一半,并提供了5μs额定短路耐受时间。
导通电阻(RDS on)是什么意思,就是元件启动时,汲极和源极间的阻值。数值越小,工作时的功率损耗越小,对于电源效率的提升也越有帮助。尤其是高耗电的应用场域,像是电动车和资料中心等,只要1%的改善,就会产生巨大的成本差异。
UnitedSiC今日所发布的产品,是其第四代的产品,包括750V SiC FET系列中的9种新元件,额定值包含6、9、11、23、33和44mΩ。而所有元件均有采用TO-247-4L封装的方案,同时18、23、33、44和60mΩ元件还提供了采用TO-247-3L封装的方案。
UnitedSiC资深产品经理Richard Chen表示,新的产品采用一种新的FoM效率指数(Figures of Merit),来彰显新产品在功率设计上性能。此外,与其他碳化矽产品不同之处,在于UnitedSiC能以传统矽的Super Junction架构的驱动电压(0~12 V)来进行,因此可以兼容 SiC MOSFET,或者Si IBGT和Super Junction的设计。
在性能指数方面,如RDS(on)×A(晶片面积的传导损耗),第4代SiC FET在高低裸晶温度下,均可达到市场最低值。
UnitedSiC的第4代SiC FET采用了「共源共闸」拓扑结构,其内部整合了一个SiC JFET并将之与一个矽MOSFET封装在一起。这两者结合起来就提供了宽禁带技术的全部优势——可实现高速和低损耗以及高温工作,同时还可保持简单、稳定和稳健的闸极驱动,并具有内建的ESD保护。
这些优势可透过品质因数(FoM)进行量化,例如RDS(on)×A,这个指标衡量了每单位晶片面积的传导损耗。在这个指标上,第4代SiC FET在高低裸晶温度下均可达到市场最低值;在硬切换应用(RDS(on)×EOSS/QOSS)中,也接近竞争对手值的一半;在软切换应用(RDS(on)×COSS(tr))项目,UnitedSiC的750V元件与竞争对手650V元件相比,低约30%。
对于何以能达成如此优异的成果,Richard Chen表示,UnitedSiC长期以来专注于碳化矽元件技术的研发,透过专利的制程技术来达成此一性能。主要是采用先进的晶圆减薄技术,以及银烧结贴片制程,降低了从裸晶到外壳的热阻,借此实现最大功率输出,同时实现低裸晶温升。
新款750V第4代SiC FET的定价(1000片起,美国离岸价)从UJ4C075044K3S的4.15美元到UJ4SC075006K4S的23.46美元不等。所有元件均可从授权经销商处购买。
UnitedSiC创立于1999年,由美国罗格斯大学的一个小型研究团队所成立,成立之初就专注于碳化矽(Silicon Carbide)技术的研,而当时碳化矽元件市场几乎还是一片沙漠。