ROHM开始量产具有业界高性能的650V耐压GaN HEMT

发布时间：2023-05-18 16:22
作者：AMEYA360
来源：网络
阅读量：3497

　　全球知名半导体制造商ROHM(以下简称“ROHM”)将650V耐压的GaN(Gallium Nitride：氮化镓)HEMT*1“GNP1070TC-Z”、“GNP1150TCA-Z”投入量产，这两款产品非常适用于服务器和AC适配器等各种电源系统。

ROHM开始量产具有业界高性能的650V耐压GaN HEMT

　　据悉，电源和电机的用电量占全世界用电量的一大半，为实现无碳社会，如何提高它们的效率已成为全球性的社会问题。而功率元器件是提高它们效率的关键，SiC(Silicon Carbide：碳化硅)和GaN等新材料在进一步提升各种电源效率方面被寄予厚望。2022年，ROHM将栅极耐压高达8V的150V耐压GaN HEMT投入量产;2023年3月，又确立了能够更大程度地发挥出GaN性能的控制IC技术。此次，为了助力各种电源系统的效率提升和小型化，ROHM又推出器件性能达到业界超高水平的650V耐压GaN HEMT。

　　新产品是ROHM与Delta Electronics, Inc.(以下简称“台达电子”)的子公司——专注于GaN元器件开发的Ancora Semiconductors Inc.(以下简称“碇基半导体”)联合开发而成的，在650V GaN HEMT的器件性能指数(RDS(ON)×Ciss / RDS(ON)×Coss*2)方面，达到了业界超高水平。因此，新产品可以大大降低开关损耗，从而能够进一步提高电源系统的效率。另外，新产品还内置ESD*3保护器件，将抗静电能力提高至3.5kV，这将有助于提高应用产品的可靠性。不仅如此，新产品还具有GaN HEMT器件的优势——高速开关工作，从而有助于外围元器件的小型化。

　　新产品已于2023年4月起投入量产(样品价格 5,000日元/个，不含税)，并已开始网售，通过Ameya360等电商平台可购买。

　　ROHM将有助于应用产品的节能和小型化的GaN器件命名为“EcoGaN™系列”，并不断致力于进一步提高器件的性能。另外，除了元器件的开发，ROHM还积极与业内相关企业建立战略合作伙伴关系并推动联合开发，通过助力应用产品的效率提升和小型化，持续为解决社会问题贡献力量。

　　<什么是EcoGaN™>

　　EcoGaN™是通过更大程度地发挥GaN的性能，助力应用产品进一步节能和小型化的ROHM GaN器件，该系列产品有助于应用产品进一步降低功耗、实现外围元器件的小型化、减少设计工时和元器件数量等。

      <应用示例>包括服务器和AC适配器在内的各种工业设备和消费电子领域的电源系统

（备注：文章来源于网络，信息仅供参考，不代表本网站观点，如有侵权请联系删除！）

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　　上一章介绍了与IGBT的区别。本章将对SiC-MOSFET的体二极管的正向特性与反向恢复特性进行说明。　　如图所示，MOSFET(不局限于SiC-MOSFET)在漏极-源极间存在体二极管。从MOSFET的结构上讲，体二极管是由源极-漏极间的pn结形成的，也被称为“寄生二极管”或“内部二极管”。对于MOSFET来说，体二极管的性能是重要的参数之一，在应用中使用时，其性能发挥着至关重要的作用。　　SiC-MOSFET体二极管的正向特性　　下图表示SiC-MOSFET的Vds-Id特性。在SiC-MOSFET中，以源极为基准向漏极施加负电压，体二极管为正向偏置状态。该图中Vgs=0V的绿色曲线基本上表示出体二极管的Vf特性，。Vgs为0V即MOSFET在关断状态下，没有通道电流，因此该条件下的Vd-Id特性可以说是体二极管的Vf-If特性。如“ROHM SiC基础篇：为何SiC能成为新能源主力器件?”中“何谓碳化硅”中提到的，SiC的带隙更宽，Vf比Si-MOSFET大得多。　　而在给栅极-源极间施加18V电压、SiC-MOSFET导通的条件下，电阻更小的通道部分(而非体二极管部分)流过的电流占支配低位。为方便从结构角度理解各种状态，下面还给出了MOSFET的截面图。　　SiC-MOSFET体二极管的反向恢复特性　　MOSFET体二极管的另一个重要特性是反向恢复时间(trr)。trr是二极管开关特性相关的重要参数这一点在SiC肖特基势垒二极管一文中也已说明过。不言而喻，MOSFET的体二极管是具有pn结的二极管，因而存在反向恢复现象，其特性表现为反向恢复时间(trr)。下面是1000V耐压的Si-MOSFET和SiC-MOSFET SCT2080KE的trr特性比较。　　如图所示，示例的Si-MOSFET的trr较慢，流过较大的Irr。而SiC-MOSFET SCT2080KE的体二极管速度则非常快。trr、Irr均为几乎可忽略的水平，恢复损耗Err已经大幅降低。　　AMEYA36优势料号　　SCT4018KRC15：　　1200V, 18mΩ, 4引脚THD, 沟槽结构, SiC MOSFET　　SCT4026DLLTRDC：　　750V, 61A, 9引脚SMD，沟槽结构，碳化硅(SiC) MOSFET　　SCT4036DLLTRDC：　　750V, 46A, 9引脚SMD, 沟槽结构, SiC(碳化硅)MOSFET　　SCT4045DLLTRDC：　　750V, 37A, 9引脚SMD，沟槽结构，SiC(碳化硅)MOSFET　　SCT4036KRC15：　　1200V, 36mΩ, 4引脚THD, 沟槽结构, SiC MOSFET　　AMEYA360作为ROHM官方授权代理商，可提供上述全系列SiC器件的选型参考、样品申请、现货供应及配套技术支持，助力工程师快速完成SiC方案评估与落地。欢迎联系Ameya获取更多ROHM SiC产品信息与支持。
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　　上一章针对与Si-MOSFET的区别，介绍了关于SiC-MOSFET驱动方法的两个关键要点。本章将针对与IGBT的区别进行介绍。AMEYA360 作为 ROHM 官方授权代理商，可为工程师提供 SiC 器件选型、驱动调试等配套技术支持。　　与IGBT的区别：Vd-Id特性　　Vd‑Id 特性是晶体管的基础特性，下文对比了 25℃与 150℃条件下的 Vd‑Id 特性表现。　　观察 25℃下的特性曲线可以发现，SiC‑MOSFET 与 Si‑MOSFET 的漏极电流 Id 会随漏源电压 Vds 呈线性上升;而 IGBT 存在导通阈值压降，因此在小电流区间内，MOSFET 器件的 Vds 更低(对应 IGBT 为集电极电流、集电极‑发射极电压)。Vd‑Id 特性本质上也反映器件的导通电阻特性。依据欧姆定律，相同 Id 条件下 Vd 越小，导通电阻就越小;特性曲线斜率越陡峭，导通电阻性能越优异。　　IGBT的低Vd(或低Id)范围(在本例中是Vd到1V左右的范围)，在IGBT中是可忽略不计的范围。这在高电压大电流应用中不会构成问题，但当用电设备的电力需求从低功率到高功率范围较宽时，低功率范围的效率并不高。　　与之相对，SiC‑MOSFET 能够在更宽的工作区间维持较低的导通电阻。　　另一方面，温度升至 150℃时，Si‑MOSFET、SiC‑MOSFET 的特性曲线斜率均会变小，导通电阻随之上升。不过 SiC‑MOSFET 受温度影响幅度更小：25℃时导通性能接近的器件，高温环境下二者差距会进一步拉开，SiC‑MOSFET 导通电阻的温度漂移显著更低。　　与IGBT的区别：关断损耗特性　　前文多次提及，SiC 功率器件具备出色的开关性能，可实现大功率工况下的高速开关。下面具体对比其与 IGBT 的开关损耗差异。　　IGBT 器件关断时，受自身器件结构影响会产生拖尾电流，造成关断损耗增大，这是 IGBT 固有的特性。　　对比关断波形能够看出，SiC‑MOSFET 从原理上不存在拖尾电流，因此关断损耗可以做到很低。本次测试中，SiC‑MOSFET 搭配 SBD 肖特基势垒二极管方案，相较于 IGBT 搭配 FRD 快速恢复二极管方案，关断损耗 Eoff 降低 88%。　　还有一点需要注意：IGBT 的拖尾电流会随着工作温度升高而增大。另外，想要实现 SiC‑MOSFET 高速开关，需要合理配置外部栅极电阻 Rg，这一点在前面对比 Si‑MOSFET 的章节中已经做过说明。针对栅极电阻调试、驱动电路设计等实操问题，AMEYA360 可提供技术协助。　　与IGBT的区别：导通损耗特性　　接下来看开关导通时的损耗。　　IGBT 开通瞬间会出现图中蓝色 Ic 波形红色虚框所示的电流分量，该电流主要来自二极管反向恢复电流，是 IGBT 开通损耗的主要来源。值得留意：搭配 SiC‑SBD 使用时，凭借其优异的反向恢复特性，MOSFET 的开通损耗可以得到有效抑制;而配套 FRD 使用时，开通损耗会和 IGBT 拖尾电流一样，随温度升高进一步增大。　　综上，从开关损耗整体表现来看，SiC‑MOSFET 性能明显优于 IGBT。　　注：以上数据均来自 ROHM 内部测试环境。受驱动电路等外部条件影响，实际测试结果会存在一定差异。　　AMEYA36优势料号　　SCT4018KRC15：　　1200V, 18mΩ, 4引脚THD, 沟槽结构, SiC MOSFET　　SCT4026DLLTRDC：　　750V, 61A, 9引脚SMD，沟槽结构，碳化硅(SiC) MOSFET　　SCT4036DLLTRDC：　　750V, 46A, 9引脚SMD, 沟槽结构, SiC(碳化硅)MOSFET　　SCT4045DLLTRDC：　　750V, 37A, 9引脚SMD，沟槽结构，SiC(碳化硅)MOSFET　　SCT4036KRC15：　　1200V, 36mΩ, 4引脚THD, 沟槽结构, SiC MOSFET　　AMEYA360作为ROHM官方授权代理商，可提供上述全系列SiC器件的选型参考、样品申请、现货供应及配套技术支持，助力工程师快速完成SiC方案评估与落地。欢迎联系Ameya获取更多ROHM SiC产品信息与支持。
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