UnitedSiC 750V第4代SiC FET的性能解析

UnitedSiC(现为Qorvo)扩展了其突破性的第4代 SiC FET产品组合, 通过采用TO-247-4引脚封装的750V/6mOhm SiC FET和采用D2PAK-7L表面贴装封装的9mOhm导通电阻，扩大了性能领先地位。 新型碳化硅 FET 采用标准分立式封装。提供业界额定值最低的 RDS(on)，是同类产品中唯一提供5μs的可靠短路耐受时间额定值的器件(参见Figure 1)。

【图 1. 750V第4代UnitedSiC FET极低的 RDS(on) UJ4SC075006K4S 与 SiC MOSFET 竞争对手相比，在类似的 650V-750V 等级和 6mohm 器件的低短路电流延时为 5μs】

UnitedSiC利用业界最佳的导通电阻 x 面积 (RDS(on) x A)，在一系列功率水平和封装选项中扩展了其第4代FET 产品组合, 提供一流的品质因数(FoM)。750V 碳化硅 FET 采用 TO-247-3L和 TO-247-4L 插入式封装, 导通电阻范围为 6mOhm 至 60mOhm, 采用低电感, 表面贴装 D2PAK-7L 封装, 可提供6.7mm 的高压爬电距离。SiC FET采用先进的晶圆减薄和银烧结芯片贴装技术, 提供卓越的热性能。

图2所示为扩展的750V产品组合, 插入式和表面贴装器件均具有8个导通电阻,为设计人员提供了更大的灵活性, 可以优化其系统的效率, 热管理复杂性和成本, 而不必在有限的选择下妥协。750V器件的全系列还允许设计人员使用UnitedSiC提供的相同基准技术来解决许多应用和功率水平, 而不是设计多个不同制造商的SiC组件来涵盖其产品范围。低导通电阻选项采用开尔文源连接封装(TO-247-4L 和 TO-263-7L), 允许用户以更干净的栅极波形快速实现高电流开关，同时，低功耗碳化硅 FET (18mOhm-60mOhm) 提供开尔文连接和传统的TO-247-3L 选项。

【图 2. 750V 第4代 UnitedSiC FET 产品可按 RDS(on) 和分立式封装类型提供】

图3显示了设计灵活性的一个例子, 其中比较了3.6kW图腾柱功率因数校正(TPPFC)电路中的多个器件。TO-247-4L FET的范围为18mOhm至60mOhm, 是TPPFC应用的绝佳选择。该图显示了新型23mOhm, 33mOhm和44mOhm 750VSiC FET获得的性能，达到超过99.3%的峰值效率。如果优化满载效率或最小化热管理要求非常重要, 则可以选择UJ4C075018K4S。如果轻到中等负载的效率和性价比在客户需求方面排名很高, 那么UJ4C075023K4S或UJ4C075033K4S都是绝佳的选择。同时, 为低功耗(例如1.5kW)系统和低成本选项量身定制选择可以将设计人员引向UJ4C075044K4S和UJ4C075060K4S产品，只需在 UnitedSiC FET-JET 计算器中, 即可在各种拓扑结构中评估这些选项中的每一个, 从而说明在不影响扩展产品组合的情况下进行设计的能力。

【图 3.750V第4代 UnitedSiC FET 性能在 3.6KW 图腾柱 PFC 中。彩色条表示使用不同设备的功率损耗，所有这些设备都可以使用，但在满载时提供不同的效率。】

UnitedSiC的第4代 SiC FET 提供突破性的性能水平, 旨在加速 WBG在汽车和工业充电、牵引逆变器、固态断路器、电信整流器、数据中心 PFC 和 DC/DC 转换以及可再生能源和储能应用中的采用。 当额定值为 750V 时, 该器件为 400V 或 500V 电池/总线电压应用提供了额外的设计裕量、尽管提高了额定电压。但这些器件采用先进的电池密度来降低单位面积的 RDS(on)，在所有封装中提供业界电阻最低的产品。此外, 通过器件先进的烧结芯片贴装技术实现高额定电流，从而改善了热性能。SiC FET 提供业界最佳的比导通电阻(图 4), 可在整个温度范围内大幅降低传导损耗。

【图 4. 750V第4代UnitedSiC JFET 单位面积导通电阻，而 SiC 的额定电压为 650V】

设计易用性再次成为特点, 因为所有器件都可以用标准的0V至12V或15V栅极驱动电压安全驱动，在一个真正的 5V 门限电压条件下保持了良好的噪声裕量。与前几代产品一样, 这些新型碳化硅 FET 可在所有典型的 Si IGBT、Si MOSFET 和 SiCMOSFET 驱动电压下工作, 并包括一个内置的 ESD 栅极保护钳。

除了低导通电阻外, 这些新型碳化硅 FET 还可在硬开关和软开关电路中提高效率. 在图腾柱PFC或标准2电平逆变器等硬开关电路中, 单位面积的低导通电阻和低输出电容以及低压Si MOSFET中接近零的存储电荷相结合, 可提供出色的反向恢复电荷(Qrr)和低Eoss/Qoss。这些器件具有出色而坚固的集成二极管, 具有低压降 VF (<1.75V)。

这些碳化硅 FET 还可在 LLC 或 PSFB 等高频软开关谐振转换器拓扑中提供改进的性能. 750V器件的突破性性能是导通电阻已大幅降低, 同时,为任何给定的RDS(on)提供较低的输出电容C oss(tr), 软开关FOM(表示为 RDS(on) x Coss(tr) )优势在整个有用工作温度范围内都是同类产品中最好的。

图5所示的雷达图总结了第4代750V FET与650V-750V竞争对手的比较优势. 当考虑关键的硬开关和软开关参数时, SiC FET是无与伦比的，超低的单位面积导通电阻允许标准分立封装, 其性能水平是现有 Si 或新兴的 WBG 竞争技术无法实现的。

【图5.UnitedSiC 750V FET的雷达图，关键参数归一化(注：值越低越好)】

总而言之, 这些来自 UnitedSiC 的 SiC FET 通过先进的第4代技术实现了全新的性能水平。 UnitedSiC 凭借最低的 RDS(on) 6mOhm SiC FET扩展了其性能领先地位, 并通过该电压等级中最广泛的WBG产品组合为用户提供了急需的设计灵活性. 通过增加750V选项, 设计人员现在拥有了额外的总线电压裕量。其优越的品质因数(FoM)提供了性能更好的 SiC FET 产品，功率设计人员现在可以在下一代系统设计中从中受益。

审核编辑：汤梓红