文章来源 Macnica Engineer

英飞凌超低导通电阻 CoolSiC™ MOSFET 750V G2 系列

一、什么是 CoolSiC™?

CoolSiC™ 是英飞凌公司专有的碳化硅 (SiC) 技术的商标。自 1992 年以来,英飞凌拥有超过 25 年的碳化硅产品开发经验,广泛应用于汽车、工业和消费领域。此外,为了应对未来碳化硅产品需求的持续扩大,英飞凌正在大力投资扩建自有前端工艺工厂,从业务连续性管理 (BCM) 角度来看也是一家极具实力的厂商。

本文主要介绍英飞凌最新的 CoolSiC™G2 技术,及英飞凌推出的 CoolSiC™ MOSFET 750V G2 系列,该系列在超低导通电阻、散热性能及可靠性方面相比前代 G1 均有显著提升,适用于车载充电、DC-DC 转换等众多功率电子应用。此外,英飞凌 CoolSiC™ MOSFET 产品覆盖 400V 至 3300V 电压等级,可满足不同应用场景的需求。

   

二、CoolSiC™ G2 技术

CoolSiC™ G1 技术于 2017 年首次推出,具备多项实现卓越性能的功能。这款坚固可靠的 CoolSiC™ G1 技术具有宽栅极电压 (VGS) 范围、即使栅极关断电压为 0V 也能防止寄生导通的较高阈值电压 (Vth),以及在硬切换条件下仍能保持稳健的本体二极管工作特性。

此外,为减轻可能导致芯片从引线框架上脱落的应力和应变,CoolSiC™ G1 和 G2 技术采用了英飞凌独有的 XT 封装互连技术。该技术通过扩散焊接实现了极其坚固的芯片连接,不仅提高了可靠性,还降低了热阻 (Rth)。

随后,2025 年初发布的 G2 技术在 G1 的基础上,通过缩小单元尺寸提高了性价比,并通过若干附加功能提升了器件的核心性能,此次,其 750V 耐压的产品阵容在汽车、工业及消费类应用领域得到了进一步扩充。

   

三、特点

  • 750V 耐压系列采用顶部散热封装,散热性能优异。RDS(on) 值低至 4mΩ,实现行业内最佳规格。
  • 在典型负载条件下,由于 FOM (Rdson*Qg,Rdson*Eoss,Rdson*Qrr,Rdson*Qoss) 的降低,能减少约 5~20% 的功率损耗
  • 过载工作温度高达 200°c
  • 短路耐受时间 ≤2µs
  • Tj=150°C 时的最大 RDS(on) 值已写入数据表,可实现成本/性能高效设计
  • HV Q-DPAK 封装符合 EN 60664-1爬电标准要求 (目前为 3.43mm)
  • XT 技术的改进使 RthJC 减少了 12%
  • 最大瞬态 VGS 范围宽达 -10V 至 +25V
  • 继承 G1 技术的高可靠性,不良率极低
图1 英飞凌QDPAK 750V CoolSiC™ MOSFET
图1 英飞凌QDPAK 750V CoolSiC™ MOSFET

英飞凌 CoolSiC™ 750V G2 系列后续将陆续扩充产品阵容,目前已率先发布了采用顶部冷却 QDPAK 封装的产品。

采用顶面散热的 QDPAK 与标准底面散热相比,热阻可降低多达 35%。由于可以利用印刷电路板的双面,顶面散热封装在电路板空间利用率方面更具优势,功率密度至少可提高两倍以上。此外,由于引脚的热阻远高于封装顶面外露的情况,因此通过与电路板进行热解耦,可以改善封装的热管理。

此外,与 FR4 和I MS 结合相比,单块 FR4 即可容纳所有元器件,且连接器数量更少,有助于降低整体物料清单 (BOM) 成本。由于 QDPAK 已作为 JEDEC 标准规格注册,因此在可靠性方面也可放心使用。

   

四、应用

  • 车载充电器 (OBC)
  • DC-DC 转换器
  • 电动汽车 (xEVs) 辅助装置
  • e-fuse
  • EV 充电
  • 储能系统
  • 通讯
  • SMPS
  • 太阳能逆变器

   

五、总结

本文介绍了英飞凌推出的 CoolSiC™ MOSFET 750V G2 系列,该系列在超低导通电阻、散热性能及可靠性方面均有显著提升,适用于车载充电、DC-DC 转换等众多功率电子应用。

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