【導(dǎo)讀】Nexperia在TO-247和專有CCPAK表面貼裝封裝中采用下一代高壓GaN HEMT H2技術(shù)的新型GaN FET解決方案將主要針對汽車、5G和數(shù)據(jù)中心應(yīng)用。Nexperia還宣布了硅鍺（SiGe）整流器的新解決方案，其反向電壓分別為120V、150V和200V，將肖特基（Schottky）整流器的高效性與快速恢復(fù)二極管的熱穩(wěn)定性相結(jié)合。
新器件在通態(tài)電阻方面提供了出色的性能，并通過級聯(lián)配置簡化了設(shè)計，從而消除了對驅(qū)動器和控制的需求。
“我們發(fā)現(xiàn)機(jī)架式電源對電信服務(wù)器有吸引力。即使在5g數(shù)據(jù)中，數(shù)據(jù)場也需要越來越高的效率，當(dāng)然所有輸出范圍的效率都超過90%，你將進(jìn)入鈦級。Nexperia總經(jīng)理MichaelLegoff說：“這也是我們發(fā)現(xiàn)對我們的產(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)計者正在更高的溫度下工作，并越來越追求更高的效率——無論是小型化、性能、監(jiān)管還是其他原因。針對汽車、通信基礎(chǔ)設(shè)施和服務(wù)器市場，新型1-3a硅鍺整流器在LED照明、發(fā)動機(jī)控制單元或燃油噴射等高溫應(yīng)用中特別有利。
“在理想的世界里，設(shè)計師會使用肖特基二極管，因為它們效率很高，正向電壓很低，開關(guān)速度很快；它們的問題是，首先，它們不適用于這樣高的電壓。Nexperia的產(chǎn)品經(jīng)理Jan Fischer說：“所以，對于電壓來說，它們不那么容易找到，比如說150或200伏，因為它們變得非常低效，而且，它們的熱穩(wěn)定性也不那么穩(wěn)定。”
他接著說，“當(dāng)你在非常高的溫度下操作它們時，它們往往會產(chǎn)生一種叫做熱失控的效應(yīng)。這就是為什么，對于對泄漏電流非常敏感的高溫應(yīng)用，我們的客戶通常使用pn整流器，但這些整流器的效率并不高，因為它們具有非常高的正向電壓和高的傳導(dǎo)損耗。我們相信硅鍺整流器可以將兩個世界的優(yōu)點結(jié)合起來，因為它們提供肖特基二極管那樣的低Vf和pn整流器的熱穩(wěn)定性。”
GaN Nexperia解決方案
GaN晶體管比硅mosfet快得多，體積小得多。GaN的性能表明，效率和性能有了顯著的提高，導(dǎo)致了一些新的應(yīng)用，這是硅技術(shù)無法實現(xiàn)的。
新的GaN技術(shù)通過epi通孔使用，減少缺陷和模具尺寸約24%。無線電數(shù)據(jù)系統(tǒng)（on）也減少到只有41 mΩ（最大35 mΩ典型值。在25°C時），在傳統(tǒng)TO-247中初次釋放。降低值將進(jìn)一步增加，達(dá)到39 mΩ（最大值，33 mΩ典型值。在25°C時）使用CCPAK表面安裝型。由于這些部件被配置為級聯(lián)器件，因此使用標(biāo)準(zhǔn)的Si-MOSFET驅(qū)動器也很容易驅(qū)動它們。CCPAK表面安裝版本，GAN039，將通過AEC-Q101汽車應(yīng)用。
“它還允許我們改進(jìn)RDS（on）級別，但仍然使用相同的級聯(lián)結(jié)構(gòu)。我們看到動態(tài)特性提高了15%。這兩個產(chǎn)品將發(fā)布在新一代技術(shù)，其中工藝已經(jīng)批準(zhǔn)是在一個TO247封裝，給你約41兆歐的RDS（開），我們認(rèn)為CCPAK將成為業(yè)界領(lǐng)先的表面貼裝設(shè)備。
CCPAK表面安裝采用創(chuàng)新和成熟的銅線夾封裝技術(shù)來取代內(nèi)部連接線。這降低了寄生損耗，優(yōu)化了電氣和熱性能，提高了可靠性：降低了3倍的寄生電感，降低了開關(guān)損耗和電磁干擾，與線焊解決方案相比，可靠性更高。
圖1:Nexperia的解決方案
CCPAK-GaN場效應(yīng)晶體管有頂部或底部冷卻結(jié)構(gòu)。
SiGe解決方案
鍺硅（SiGe）整流器結(jié)合了肖特基整流器的效率和快速恢復(fù)二極管的熱穩(wěn)定性，允許工程師優(yōu)化其100-200V的功率設(shè)計。對于許多電路設(shè)計來說，主要的挑戰(zhàn)是：在每個空間集成更多的功能，實現(xiàn)最高效率的設(shè)計，以及系統(tǒng)小型化。SiGe整流器是一種理想的解決方案，具有高效率、易熱設(shè)計和小尺寸等優(yōu)點。
該設(shè)備適用于汽車工業(yè)、服務(wù)器市場和通信基礎(chǔ)設(shè)施，可在175°C的溫度下安全運行。與硅相比，SiGe具有更小的頻帶、更快的開關(guān)頻率和更大的電子遷移率，從而改善了高頻開關(guān)性能。Nexperia已經(jīng)開發(fā)了幾個工藝專利，滿足了高效和高溫操作的看似矛盾的要求（圖2和圖3）。
圖2:Nexperia新型SiGe
圖3:Schottky和SiGe整流器的泄漏電流與外殼溫度的關(guān)系。當(dāng)漏電流增加到超指數(shù)時，就會發(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）雙針夾式扎帶封裝（CFP3和CFP5），這反過來又提供了出色的散熱效果。它還允許引腳對引腳的兼容性，以及肖特基整流器和快速恢復(fù)整流器的替代品。
SiGe器件具有較低的漏電流（約1na），降低了傳導(dǎo)損耗，從而提高了各種應(yīng)用的效率。Jan Fischer說：“粗略估計，在熱穩(wěn)定性與最佳快恢復(fù)二極管相同的情況下，效率可提高5%至10%。
所有設(shè)備均通過AEC-Q101認(rèn)證，可用于汽車使用，并通過多家汽車制造商要求的2次AEC-Q101壽命試驗。其他重要應(yīng)用包括LED照明和通信基礎(chǔ)設(shè)施。
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