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关于博世碳化硅功率器件的几个常识

AE_China_10 来源:博世汽车电子事业部 作者:博世汽车电子事业 2021-02-19 11:55 次阅读

博世于2019年10月在德国正式宣布其开始碳化硅相关业务。功率碳化硅半导体生产基地位于德国罗伊特林根。

博世碳化硅MOSFET以封装或裸片形式提供。博世碳化硅为客户提供多种封装选择,新开发的TO263-7(D2-PAK-7)封装主要用于表面贴装(SMT),而成熟且广泛使用的TO247-4设计是通孔技术的合适选择,D2-PAK-7封装的特点是背面触点连接器引脚之间的爬电距离增加(图1),因此,客户无需满足特殊的CTI要求即可实现高压应用。

开尔文源——减少开关损耗,驱动更稳定

在这两种封装中,开尔文源均直接连接至引脚(图2)。该引脚用作控制电压的参考,并有助于消除源电感对开关速度的影响,否则会导致电压失调(VL)。

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图2:使用开尔文源降低了源电感对开关速度的影响 (来源:博世)

开尔文封装引脚属于专用源极连接引脚,可以用作栅极驱动电压的基准电位,通过消除源极电感导致的电压降的影响,进一步降低开关损耗。

博世双通道沟槽技术

博世专门开发的双通道沟槽技术可确保更高的效率(图3)。该技术可实现MOSFET的低电阻设计以及小于1 Ohm的低内部栅极电阻。这允许负载电流的急速上升(di/dt),进而,开关损耗的降低、开关频率更高。

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图3:博世独创的双通道沟槽技术 (来源:博世)

但是,快速切换也会产生副作用。迅速开关会在导通和关断切换过程中引起不可避免的寄生电感和电容振荡,由此产生的功率和电压峰值会使电路的组件过载。每个碳化硅MOSFET其内部电容和电感都参与在其中。为了改进,我们在栅极线上增加一个外部电阻可以在开关速度和电容振荡趋势之间进行折衷(图4和5)。

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图4:针对汽车逆变器应用进行了优化的1200V导通。

测量条件:

温度:25°C,VGS(on): 18V, VGS(off): -5V, RGate ext: 13Ohm, ID: 160A, UBatt: 850V(来源:博世)

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图5:针对汽车逆变器应用进行了优化的1200V关断。测量条件:

温度:25°C,VGS(on):18V,VGS(off):-5V,RGate ext:13Ohm,ID:160A,UBatt:850V (来源:博世)

博世碳化硅助力车规应用的稳定表现

优化的设计和高质量的栅极氧化物可实现从-5V至+18V的宽栅极控制电压范围,甚至对于从-11V至+25V的短脉冲也是如此。该栅极电压范围与高电压组合栅极阈值电压为3.5V,可实现非常好的安全距离,以防止意外接通。

米勒系数也已进行了优化,典型值为1,可将输出到门的反馈降至最低。即使在漏极连接处具有高电压梯度(dV/dt),也可以确保可靠的切换。

对于车辆中的功率器件,在任何情况下都能安全驾驶至关重要。与驱电路一起工作时,这就要求电源开关能够承受负载侧的短路,通常持续3µs,不会造成损坏。这个时间可以保护电路检测到短路并触发负载电流切断。短路时间的进一步增加将导致导通电阻(RDSon)的增加,从而导致功率损失。博世碳化硅MOSFET经过优化,可同时保持3µs的持续时间和最佳RDSon(图6)。

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图6:TO247-3L中SiC-MOSFET的短路测量

测量条件:温度:25°C,VGS(on):15V,VGS(off):-5V,RGext:6,2 Ohm,VBatt:800V (来源:博世)

原文标题:关于博世碳化硅功率器件的几个常识,你可能还不知道!

文章出处:【微信公众号:博世汽车电子事业部】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

责任编辑:haq

原文标题:关于博世碳化硅功率器件的几个常识,你可能还不知道!

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    MGA-30889 40MHz  -  2600MHz平坦增益高线性度增益模块

    MGA-82563 3V驱动器放大器,17dBm P1dB,低噪声,0.1-6GHz,SOT363(SC-70)

    MGA-82是3V器件,具有17dBm P1dB。它采用微型SOT-363封装,专为3V驱动放大器应用而设计。偏压:3V,84mA;增益= 13dB; NF = 2.2dB; P1dB = 17.3dBm;所有2GHz的IP3i = 14dB。
    发表于 07-04 09:56 483次 阅读
    MGA-82563 3V驱动器放大器,17dBm P1dB,低噪声,0.1-6GHz,SOT363(SC-70)

    MGA-31589 0.5W高增益驱动放大器

    MGA-31589是一款0.5W高增益驱动放大器MMIC,适用于450 MHz至1.5 GHz的应用,采用SOT-89标准塑料封装。 它是Broadcom增益模块系列之一,具有高线性度,高增益,出色的增益平坦度和低功耗特性。 特性 符合ROHS 无卤素 低直流偏置功率下的高线性度 高增益 低噪声图 高OIP3 高级增强模式PHEMT技术 产品规格的优异均匀性 SOT-89标准包
    发表于 07-04 09:56 327次 阅读
    MGA-31589 0.5W高增益驱动放大器

    MGA-87563 3V LNA,4.5mA低电流,0.5-4GHz,SOT363(SC-70)

    MGA-87是一款3V器件,在低至4.5GHz的低电流下具有低噪声系数。它采用微型SOT-363封装,专为3V低噪声放大器应用而设计。偏压:3V,4mA;增益= 14dB; NF = 1.5dB; P1dB = 0dBm; IP3i = -4均为2GHz。
    发表于 07-04 09:56 411次 阅读
    MGA-87563 3V LNA,4.5mA低电流,0.5-4GHz,SOT363(SC-70)

    MGA-31489 高增益驱动放大器1.5GHz - 3GHz

    MGA-31489是一款0.10W高增益驱动放大器MMIC,适用于1.5 GHz至3.0 GHz的应用,采用SOT-89标准塑料封装。 它是Broadcom增益模块系列之一,具有高线性度,高增益,出色的增益平坦度和低功耗特性。 MGA-31489是一款0.10W增益模块解决方案,针对频率进行了优化,可提供卓越的RF性能。这个高增益0.10W增益模块系列有2个器件。 MGA-31389适用于50 MHz至2.0 GHz的应用,而MGA-31489适用于1.5 GHz至3.0 GHz,因此覆盖了所有主要的蜂窝频段 - mdash; GSM,CDMA和UMTS—加上下一代LTE频段。 通用的封装和PCB布局允许单一设计支持多种频率和地域市场,并可选择输出功率。这些器件还具有高增益,可以减少所需的RF级总数。 特性 符合ROHS 无卤素 低直流偏置电源下的高IP3 高增益,增益平坦度好 低噪声图 高级增强模式PHEMT技术 产品规格的优异均匀性 SOT- 89标准包...
    发表于 07-04 09:56 284次 阅读
    MGA-31489 高增益驱动放大器1.5GHz  -  3GHz

    MGA-30116 750MHz - 1GHz 1/2瓦高线性放大器

    Broadcom’ MGA-30116是一种高线性度和压裂12; Watt PA具有良好的OIP3性能,在p1dB增益压缩点具有极佳的PAE,通过使用Broadcom’专有的0.25um GaAs增强模式pHEMT工艺。 特性 高线性度和P1dB 在负载条件下无条件稳定 内置可调温度补偿内部偏置电路 GaAs E-pHEMT技术[1] 标准QFN 3X3封装 5V电源 产品规格的均匀性非常好 可提供卷带包装选项 MSL-1和无铅 点MTTF> 120°时的300年; C通道温度 应用 用于GSM / CDMA基站的A类驱动放大器。 通用增益块。...
    发表于 07-04 09:56 221次 阅读
    MGA-30116 750MHz  -  1GHz 1/2瓦高线性放大器

    MGA-81563 0.1-6 GHz 3 V,14 dBm放大器

    Broadcom的MGA-81563是一款经济实惠,易于使用的GaAs MMIC放大器,可为应用提供出色的功率和低噪声等特性从0.1到6 GHz。 MGA-81563采用超小型SOT-363封装,占用SOT-143封装的一半电路板空间,专为3V驱动放大器应用而设计。 功能 可用无铅选项 2.0 GHz时+14.8 dBm P1dB 2.0 GHz时+17 dBm Psat 单+ 3V电源 2.8 dB噪声系数2.0 GHz 12.4 dB增益2.0 GHz 超小型封装 无条件稳定 应用程序 用于PCS,PHS,ISM,SATCOM和 WLL应用程序的缓冲区或驱动程序放大器 高动态范围LNA...
    发表于 07-04 09:56 795次 阅读
    MGA-81563 0.1-6 GHz 3 V,14 dBm放大器

    MGA-545P8 适用于5-6GHz系统的低电流22dBm中等功率放大器,适用于LPCC2x2

    MGA-545P8是一款经济实惠,易于使用的GaAs E-pHEMT MMIC中功率放大器,采用8引脚LPCC(JEDEC DFP-N)封装,非常适合用作802.11a网卡和AP中的驱动放大器,以及5-6GHz固定无线接入的输出放大器。虽然针对5.8GHz应用进行了优化,但该器件在1-6 GHz频率范围内具有出色的RF性能,功效和产品一致性。 通过简单的输入匹配,MGA-545P8提供饱和功率输出为22dBm,5.8GHz时饱和增益为9.5dB,直流偏置仅需3.3V / 92mA,功率附加效率为46%。在线性模式下,该器件可为802.11a系统提供11.5dB和16dBm线性Pout的小信号增益,满足5.6%EVM。特性 热效封装尺寸仅为2mm x 2mm x 0.75mm。其背面金属化提供了出色的散热性能以及焊料回流的可视证据。该器件的点MTTF超过300年,安装温度为85 o C....
    发表于 07-04 09:56 293次 阅读
    MGA-545P8 适用于5-6GHz系统的低电流22dBm中等功率放大器,适用于LPCC2x2

    MGA-30789 2-6GHz高线性度增益模块

    MGA-30789是一个宽带,高线性度 增益模块MMIC放大器使用Broadcom的专有0.25um GaAs增强模式pHEMT工艺。 该器件需要简单的直流偏置元件才能实现宽带宽性能。 特性 高线性度 产品规格的优异均匀性 内置温度补偿内部偏置电路 不需要 RF 匹配组件 标准 SOT89 封装 MSL-2和无铅无卤素 用于基站应用的高MTTF 应用 射频驱动放大器 通用增益模块
    发表于 07-04 09:55 438次 阅读
    MGA-30789 2-6GHz高线性度增益模块

    MGA-31189 0.25W高增益驱动放大器

    MGA-31189是一款0.25W高增益驱动放大器MMIC,适用于50 MHz至2.0 GHz的应用,采用SOT-89标准塑料封装。 它是Broadcom增益模块系列之一,具有高线性度,高增益,出色的增益平坦度和低功耗特性。 MGA-31189是一款0.25W增益模块解决方案,针对频率进行了优化,可提供卓越的RF性能。此高增益0.25W增益模块系列有2个器件。 MGA-31189适用于50 MHz至2.0 GHz的应用,而MGA-31289适用于1.5 GHz至3.0 GHz,因此覆盖了所有主要的蜂窝频段 - mdash; GSM,CDMA和UMTS—加上下一代LTE频段。 通用的封装和PCB布局允许单一设计支持多种频率和地域市场,并可选择输出功率。这些器件还具有高增益,可以减少所需的RF级总数。 特性 符合ROHS 无卤素 低直流偏置功率下的极高线性度 高增益 良好的增益平坦度 低噪声图 产品规格的优异均匀性 SOT-89标准包装...
    发表于 07-04 09:55 386次 阅读
    MGA-31189 0.25W高增益驱动放大器

    MGA-621P8 700MHz - 1.5GHz低噪声放大器

    MGA-621P8是一款经济实惠,易于使用的GaAs MMIC低噪声放大器(LNA)器件。该器件设计用于700 MHz至1.5 GHz频率范围内的最佳使用,并采用微型2.0x2.0x0.75mm 3 8引脚双扁平无引线( DFN)封装。 特性 高线性性能 低噪声系数 低成本小封装尺寸 集成断电控制引脚 应用 用于小型蜂窝基站应用的LNA 其他低噪声射频应用
    发表于 07-04 09:55 169次 阅读
    MGA-621P8 700MHz  -  1.5GHz低噪声放大器

    MGA-725M4 具有旁路开关的3V LNA,2至14dBm可调节IIP3,MiniPak封装

    MGA-725M4是一款低噪声放大器,内置旁路开关,采用微型无引线封装。它采用MiniPak 1412封装,专为3V蜂窝/ PCS应用而设计,例如: CDMA手机中的LNA和驱动放大器。偏压:3V,20mA;增益= 14.4dB; NF = 1.4dB;所有2GHz的IP3i = 9.9dBm。
    发表于 07-04 09:54 408次 阅读
    MGA-725M4 具有旁路开关的3V LNA,2至14dBm可调节IIP3,MiniPak封装

    MGA-634P8 超低噪声,高线性度低噪声放大器

    Broadcom’ MGA-634P8是一款经济,易于使用的GaAs MMIC低噪声放大器(LNA),通过使用Broadcom专有的0.25um GaAs增强模式pHEMT工艺实现了低噪声和高线性度。 MGA-634P8低噪声放大器是Broadcom超低噪声,高增益,高线性度砷化镓(GaAs)低噪声放大器系列的最新成员,旨在用作蜂窝基站收发器无线电的第一级LNA卡,塔顶放大器(TMA),合路器,中继器和远程/数字无线电头。 MGA-634P8高线性低噪声放大器特点: • 1500 MHz到2300 MHz操作 –同类最佳NF:0.44 dB @ 1900 MHz –高线性度:36 dBm OIP3 –高增益:17.4 dB &ndash ; 21 dBm OP1dB @ 1900 MHz •单5V电源和48mA低功耗 – 240 mW • Broadcom&rs的通用封装和匹配网络现状MGA-63xP8系列 –简化不同频率的PCB设计和工程 功能 Ultra Low noise Figure 高线性性能 GaAs E-pHEMT技术 低成本小封装尺寸:2.0x2.0x0.75mm 3 产品规格的优异均匀性 可提供卷带包装选项 应用 低噪音用于GSM,TDS-CDMA和CDMA蜂窝基础设施的放大器 其他超低噪声应用...
    发表于 07-04 09:53 220次 阅读
    MGA-634P8 超低噪声,高线性度低噪声放大器

    ALM-2203 SDARS LNA滤波器模块

    Broadcom ALM-2203是一款微型高度集成的LNA滤波器RFIC模块。该模块旨在使卫星数字音频无线电服务(SDARS)信号与现代汽车中常见的蜂窝,WiFi,蓝牙和GPS信号共存。 该模块集成了三个低噪声放大器(LNA)采用微型5x5x0.95mm封装的Film Bulk Acoustic Resonator(FBAR)滤波器。该模块具有低噪声系数,高增益和低电流消耗,非常适用于关键的低功耗卫星数字音频无线电服务(SDARS)无线电系统。   功能 高级OOB P1dB,支持SDARS与蜂窝/ WiFi / GPS共存 高度集成的芯片模块,降低BOM成本和设计时间 低噪声系数(NF)增强SDARS接收器灵敏度 适用于带集成蜂窝/ WiFi发射器的SDARS天线 紧凑且完全匹配的5x5x0.95mm适用于鲨鱼的包装-fin型天线     应用程序 SDARS Radio系统  ...
    发表于 07-04 09:53 406次 阅读
    ALM-2203 SDARS LNA滤波器模块

    MGA-86563 5V LNA,20dB高增益,0.5-6GHz,SOT363(SC-70)

    MGA-86是5V部件,具有高增益和低噪声系数。它采用微型SOT-363封装和70 mil陶瓷封装,专为5V低噪声放大器应用而设计。偏压:5V,16mA;增益= 20dB; NF = 2dB; P1dB = 6dBm; IP3i = -4dB均为2GHz。
    发表于 07-04 09:53 558次 阅读
    MGA-86563 5V LNA,20dB高增益,0.5-6GHz,SOT363(SC-70)

    MGA-71543 带旁路开关的3V LNA,0至9dBm可调节IIP3,SOT343(SC-70)

    MGA-71543是一款内置旁路开关的低噪声放大器。它采用微型SOT-343封装,专为3V蜂窝/ PCS应用而设计,例如: CDMA手机中的LNA和驱动放大器。偏置3V,10mA:增益= 16dB; NF = 1.1dB;所有在2GHz时IIP3 = 4.3dB。在旁路模式下:插入损耗= 5.6dB; IIP3 = 35dBm。
    发表于 07-04 09:53 681次 阅读
    MGA-71543 带旁路开关的3V LNA,0至9dBm可调节IIP3,SOT343(SC-70)