Nexperia 的新系列GaN FET 解決方案在 TO-247 和專有的 CCPAK 表面貼裝封裝中采用下一代高壓 GaN HEMT H2 技術(shù)，主要面向汽車、5G 和數(shù)據(jù)中心應(yīng)用。Nexperia 還發(fā)布了具有 120-V、150-V 和 200-V 反向電壓的硅鍺 (SiGe) 整流器新解決方案，這些解決方案結(jié)合了肖特基同類產(chǎn)品的高效率和快速恢復(fù)二極管的熱穩(wěn)定性。

新器件在通態(tài)電阻方面提供卓越的性能，并通過級(jí)聯(lián)配置簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，無需驅(qū)動(dòng)器和控件。

Nexperia 總經(jīng)理 Michael LeGoff 表示：“我們發(fā)現(xiàn)機(jī)架式電源對(duì)電信服務(wù)器的吸引力。“即使在 5G 數(shù)據(jù)中，數(shù)據(jù)場(chǎng)也需要越來越高的效率，當(dāng)然在所有輸出范圍內(nèi)的效率都超過 90%，這使您進(jìn)入鈦級(jí)。這就是我們發(fā)現(xiàn)對(duì)我們的產(chǎn)品組合的需求量更大的地方。”

汽車制造商和其他系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員正在更高的溫度下運(yùn)行，并且越來越多地追求更高的效率——無論是出于小型化、性能、監(jiān)管還是其他原因。針對(duì)汽車、通信基礎(chǔ)設(shè)施和服務(wù)器市場(chǎng)，新型 1 至 3A SiGe 整流器在 LED 照明、發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元或燃料噴射等高溫應(yīng)用中特別有利。

Nexperia 產(chǎn)品經(jīng)理 Jan Fischer 表示：“在理想情況下，設(shè)計(jì)人員會(huì)使用肖特基二極管，因?yàn)樗鼈兎浅８咝В螂妷旱?，而且開關(guān)速度非?？臁！?“他們唯一的問題是，首先，他們不適合這么高的電壓。因此，對(duì)于大約 150 或 200 V 的電壓，它們并不容易找到，因?yàn)樗鼈冏兊梅浅５托?，而且它們的熱穩(wěn)定性也不太穩(wěn)定。

“當(dāng)你在非常高的溫度下操作它們時(shí)，它們往往會(huì)進(jìn)入一種稱為熱失控的效應(yīng)，”他補(bǔ)充道?！斑@就是為什么對(duì)于泄漏電流非常敏感的高溫應(yīng)用，我們的客戶經(jīng)常使用 PN 整流器的原因，但反過來，它們效率不高，因?yàn)樗鼈兙哂蟹浅８叩恼螂妷汉透邆鲗?dǎo)損失。我們相信硅鍺整流器可以兼具兩全其美，因?yàn)樗鼈兲峁┫裥ぬ鼗O管一樣的低 Vf 和 PN 整流器的熱穩(wěn)定性。”

氮化鎵解決方案

GaN 晶體管比硅 MOSFET 更快、更小。GaN 的性能表明效率和性能得到了顯著提高，從而帶來了一些硅技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)的新應(yīng)用。

新的 GaN 技術(shù)使用外延通孔，將缺陷和模具尺寸減少了大約 24%。[R DS（ON）也減少到只有41毫歐（最大，35毫歐（典型值），在25℃）與在傳統(tǒng)的TO-247初始版本。對(duì)于 CCPAK 表面貼裝版本，降低將進(jìn)一步增加，最高可達(dá) 39 mΩ（在 25°C 時(shí)最大為 33 mΩ，典型值）。由于這些部件被配置為級(jí)聯(lián)器件，因此它們也很容易使用標(biāo)準(zhǔn)硅 MOSFET 驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。CCPAK 表面貼裝版本 GAN039 將符合 AEC-Q101 的汽車應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。

“它還使我們能夠提高RDS(on)水平，但仍使用相同的共源共柵配置，”LaGoff 說?！拔覀兛吹絼?dòng)態(tài)特性提高了約 15%。將采用這一工藝已獲批準(zhǔn)的下一代技術(shù)發(fā)布的兩款產(chǎn)品采用 TO-247 封裝，可為您提供約 41 mΩ 的RDS(on)，我們也將發(fā)布相同的產(chǎn)品芯片采用我們的 CCPAK 表面貼裝封裝，有頂部和底部冷卻選項(xiàng)。CCPAK 將成為我們認(rèn)為的行業(yè)領(lǐng)先的表面貼裝設(shè)備。”

CCPAK 表面貼裝采用創(chuàng)新和成熟的銅夾封裝技術(shù)來代替內(nèi)部連接線。這減少了寄生損耗，優(yōu)化了電氣和熱性能，并提高了可靠性：與引線鍵合解決方案相比，寄生電感降低了 3 倍，從而降低了開關(guān)損耗和 EMI，以及更高的可靠性。

CCPAK GaN FET 提供頂部或底部冷卻配置。

圖 1：Nexperia 的解決方案

硅鍺解決方案

SiGe 整流器將肖特基整流器的效率與快速恢復(fù)二極管的熱穩(wěn)定性相結(jié)合，使工程師能夠優(yōu)化他們的 100 至 200V 電源設(shè)計(jì)。對(duì)于許多電路設(shè)計(jì)而言，主要挑戰(zhàn)是每個(gè)空間集成更多功能、最高效率設(shè)計(jì)和系統(tǒng)小型化。SiGe 整流器是一種理想的解決方案，具有高效率、易于熱設(shè)計(jì)和小尺寸等優(yōu)點(diǎn)。

這些器件適用于汽車行業(yè)、服務(wù)器市場(chǎng)和通信基礎(chǔ)設(shè)施中的應(yīng)用，可在高達(dá) 175°C 的溫度下安全運(yùn)行。SiGe 具有比硅更小的頻帶、更快的開關(guān)頻率和更大的電子遷移率，從而提供改進(jìn)的高頻開關(guān)行為。Nexperia 開發(fā)了多項(xiàng)工藝專利，可滿足看似相互沖突的高效和高溫操作需求（圖 2和圖3）。

圖 2：Nexperia 新型 SiGe 整流器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化圖

圖 3：肖特基和 SiGe 整流器的漏電流與外殼溫度的關(guān)系。當(dāng)泄漏電流的增加變得超指數(shù)時(shí)，就會(huì)發(fā)生熱失控。

為了進(jìn)一步提高性能，Nexperia 提供的解決方案采用 FlatPower (CFP) 兩引腳夾式封裝（CFP3 和 CFP5），從而提供出色的散熱性能。它還允許引腳對(duì)引腳的兼容性以及肖特基整流器和快速恢復(fù)整流器的直接替代品。

SiGe 器件具有低漏電流（約 1 nA）和更低的傳導(dǎo)損耗，從而提高了各種應(yīng)用的效率。Fischer 說：“粗略估計(jì)，在熱穩(wěn)定性與最佳快速恢復(fù)二極管相同的情況下，您可以預(yù)期效率提高 5% 到 10%?！?/p>

所有設(shè)備均通過了 AEC-Q101 汽車使用認(rèn)證——按照多家汽車制造商的要求，終生通過 2 次 AEC-Q101 測(cè)試。其他重要應(yīng)用包括 LED 照明和通信基礎(chǔ)設(shè)施。

審核編輯：郭婷