Nexperia硅锗（SiGe）整流器的新解决方案解析

Nexperia在TO-247和专有CCPAK表面贴装封装中采用下一代高压GaN HEMT H2技术的新型GaN FET解决方案将主要针对汽车、5G和数据中心应用。Nexperia还宣布了硅锗（SiGe）整流器的新解决方案，其反向电压分别为120V、150V和200V，将肖特基（Schottky）整流器的高效性与快速恢复二极管的热稳定性相结合。

新器件在通态电阻方面提供了出色的性能，并通过级联配置简化了设计，从而消除了对驱动器和控制的需求。

“我们发现机架式电源对电信服务器有吸引力。即使在5g数据中，数据场也需要越来越高的效率，当然所有输出范围的效率都超过90%，你将进入钛级。Nexperia总经理MichaelLegoff说：“这也是我们发现对我们的产品组合的需求量更大的地方。

汽车制造商和其他系统的设计者正在更高的温度下工作，并越来越追求更高的效率——无论是小型化、性能、监管还是其他原因。针对汽车、通信基础设施和服务器市场，新型1-3a硅锗整流器在LED照明、发动机控制单元或燃油喷射等高温应用中特别有利。

“在理想的世界里，设计师会使用肖特基二极管，因为它们效率很高，正向电压很低，开关速度很快；它们的问题是，首先，它们不适用于这样高的电压。Nexperia的产品经理Jan Fischer说：“所以，对于电压来说，它们不那么容易找到，比如说150或200伏，因为它们变得非常低效，而且，它们的热稳定性也不那么稳定。”

他接着说，“当你在非常高的温度下操作它们时，它们往往会产生一种叫做热失控的效应。这就是为什么，对于对泄漏电流非常敏感的高温应用，我们的客户通常使用pn整流器，但这些整流器的效率并不高，因为它们具有非常高的正向电压和高的传导损耗。我们相信硅锗整流器可以将两个世界的优点结合起来，因为它们提供肖特基二极管那样的低Vf和pn整流器的热稳定性。”

GaN Nexperia解决方案

GaN晶体管比硅mosfet快得多，体积小得多。GaN的性能表明，效率和性能有了显著的提高，导致了一些新的应用，这是硅技术无法实现的。

新的GaN技术通过epi通孔使用，减少缺陷和模具尺寸约24%。无线电数据系统（on）也减少到只有41 mΩ（最大35 mΩ典型值。在25°C时），在传统TO-247中初次释放。降低值将进一步增加，达到39 mΩ（最大值，33 mΩ典型值。在25°C时）使用CCPAK表面安装型。由于这些部件被配置为级联器件，因此使用标准的Si-MOSFET驱动器也很容易驱动它们。CCPAK表面安装版本，GAN039，将通过AEC-Q101汽车应用。

“它还允许我们改进RDS（on）级别，但仍然使用相同的级联结构。我们看到动态特性提高了15%。这两个产品将发布在新一代技术，其中工艺已经批准是在一个TO247封装，给你约41兆欧的RDS（开），我们认为CCPAK将成为业界领先的表面贴装设备。

CCPAK表面安装采用创新和成熟的铜线夹封装技术来取代内部连接线。这降低了寄生损耗，优化了电气和热性能，提高了可靠性：降低了3倍的寄生电感，降低了开关损耗和电磁干扰，与线焊解决方案相比，可靠性更高。

图1:Nexperia的解决方案

CCPAK-GaN场效应晶体管有顶部或底部冷却结构。

SiGe解决方案

锗硅（SiGe）整流器结合了肖特基整流器的效率和快速恢复二极管的热稳定性，允许工程师优化其100-200V的功率设计。对于许多电路设计来说，主要的挑战是：在每个空间集成更多的功能，实现最高效率的设计，以及系统小型化。SiGe整流器是一种理想的解决方案，具有高效率、易热设计和小尺寸等优点。

该设备适用于汽车工业、服务器市场和通信基础设施，可在175°C的温度下安全运行。与硅相比，SiGe具有更小的频带、更快的开关频率和更大的电子迁移率，从而改善了高频开关性能。Nexperia已经开发了几个工艺专利，满足了高效和高温操作的看似矛盾的要求（图2和图3）。

图2:Nexperia新型SiGe

图3:Schottky和SiGe整流器的泄漏电流与外壳温度的关系。当漏电流增加到超指数时，就会发生热失控。

为了进一步提高性能，Nexperia提供的解决方案采用FlatPower（CFP）双针夹式扎带封装（CFP3和CFP5），这反过来又提供了出色的散热效果。它还允许引脚对引脚的兼容性，以及肖特基整流器和快速恢复整流器的替代品。

SiGe器件具有较低的漏电流（约1na），降低了传导损耗，从而提高了各种应用的效率。Jan Fischer说：“粗略估计，在热稳定性与最佳快恢复二极管相同的情况下，效率可提高5%至10%。

所有设备均通过AEC-Q101认证，可用于汽车使用，并通过多家汽车制造商要求的2次AEC-Q101寿命试验。其他重要应用包括LED照明和通信基础设施。
编辑：hfy