GaN FET解决方案

Nexperia 已开发出一系列采用下一代高压 GaN HEMT H2 技术的新型 GaN FET 解决方案。TO-247 和专有的 CCPAK 表面贴装封装主要针对汽车、5G 和数据中心应用。

Nexperia 宣布了具有 120 V、150 V 和 200 V 反向电压的硅锗 （SiGe） 整流器的新解决方案，该解决方案将肖特基同类产品的高效率与快速恢复二极管的热稳定性相结合。

新器件在导通电阻方面具有出色的性能，并通过级联配置简化了设计，无需复杂的驱动器和控制装置。

我们发现机架式电源对电信服务器具有一定的吸引力。即使在 5g 数据、数据场中，他们只需要越来越高的效率，所有输出范围内的效率都超过 90%，这让您进入钛级。Nexperia 总经理 Michael LeGoff 说，这就是我们发现对我们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在更高的温度下运行，并且越来越多地推动提高效率——无论是出于小型化、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，新的 1-3 A SiGe 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用。

在世界上，设计师会使用肖特基二极管，因为它们非常高效，正向电压低，开关速度非常快，但不适合如此高的电流。因此，它们不是那么容易找到电压，让我们说大约 150 或 200 伏，因为它们变得非常低效并且它们在热上不太稳定。

当您在非常高的温度下操作它们时，它们往往会产生一种称为热失控的效应。这就是为什么我们的客户经常在对漏电流非常敏感的高温应用中使用 pn 整流器的原因，因为它们具有非常高的正向电压和高传导损耗，因此效率不高。Nexperia 产品经理 Jan Fischer 表示，我们相信硅锗整流器可以兼具两全其美，因为它们提供肖特基二极管的低 Vf 和 pn 整流器的热稳定性

GaN Nexperia 解决方案

GaN 晶体管比硅 MOSFET 更快、更小。GaN 的性能表明效率和性能得到了改善，从而带来了一些硅技术无法实现的新应用。

新的 GaN 技术使用外延通孔，减少了缺陷，并且模具尺寸减少了大约 24%。在传统 TO-247 的初始版本中，RDS（on） 降低到仅 41 mΩ（最大值，35 mΩ 典型值，在 25 °C）。使用 CCPAK 表面贴装版本，降低幅度将进一步增加，最高可达 39 mΩ（最大值，25 °C 时典型值为 33 mΩ）。由于这些部件被设计为级联器件，因此使用标准 Si MOSFET 驱动器也很容易驱动它们。CCPAK 表面贴装版本 GAN039 将符合汽车应用的 AEC-Q101 标准。

根据 Michael LeGoff 的说法，“它还允许我们提高 R DS （on） 水平，但仍使用相同的级联配置。动态特性大约提高了 15%。采用这种下一代技术的两种产品采用 TO247 封装，可为您提供约 41 mohm 的 R DS （on），我们还将在顶部和底部冷却选项的 CCPAK 表面贴装封装中发布相同的芯片。CCPAK 将成为我们认为行业领先的表面贴装器件”。

CCPAK 表面贴装采用创新且经过验证的铜夹封装技术来代替内部连接线。这降低了寄生损耗，优化了电气和热性能，并提高了可靠性：寄生电感降低了三 （3） 倍，从而降低了开关损耗和 EMI，与引线键合解决方案相比，可靠性更高。

图 1：Nexperia 的解决方案

CCPAK GaN FET 提供顶部或底部冷却配置，使其用途广泛，有助于进一步改善散热。

硅锗酿造

锗硅 （SiGe） 整流器将肖特基整流器的效率与快速恢复二极管的热稳定性相结合，使工程师能够优化其 100-200V 电源设计以提高效率。对于许多电路设计，主要挑战是每个空间集成更多功能，以实现最高效率和系统小型化。SiGe 整流器是一种理想的解决方案，具有高效率、易于热设计和小尺寸等优点。

这些器件适用于汽车行业、服务器市场和通信基础设施中的应用，可在高达 175°C 的温度下安全运行。与硅相比，SiGe 具有更小频带、更快的开关频率和更大的电子迁移率，从而提供改进的高频开关行为。Nexperia 已开发出多项工艺专利，可满足对高效率和高温操作看似相互矛盾的需求（图 2 和图 3）。

图 2：Nexperia 新型 SiGe 整流器内部结构的简化图。

图 3：肖特基和 SiGe 整流器的漏电流与外壳温度的关系。当泄漏电流的增加变成超指数时，就会发生热失控。

为了进一步提高性能，Neperia 提供的解决方案采用 FlatPower （CFP） 双针夹式封装（CFP3 和 CFP5），从而提供出色的散热性能。它还允许引脚对引脚的兼容性，并可直接替代肖特基整流器和快速恢复整流器。

SiGe 器件具有低漏电流（约 1 nA）和降低的传导损耗，从而提高了各种应用的效率。Jan Fischer 表示，粗略估计，您可以预期效率会提高五 （5）% 到十 （10）%，且热稳定性与最佳快速恢复二极管相同。

所有设备均通过 AEC-Q101 认证，适用于汽车 - 根据多家汽车制造商的要求，通过了 2 次 AEC-Q101 终身测试。其他重要应用包括 LED 照明和通信基础设施。

审核编辑：郭婷