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採用4引腳封裝的SiC MOSFET:SCT3xxx xR系列

採用4引腳封裝
切換損耗比傳統產品低35%

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  • SCT3xxx xR系列
  • 溝槽閘極結構的SiC MOSFET
  • 4引腳封裝:TO-247-4L
  • 切換損耗降低約35%
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  • 650V耐壓3款機型
  • 1200V耐壓3款機型
  • P02SCT3040KR-EVK-001
  • P02SCT3040KR-EVK-001
  • 網路平台有售

SCT3xxx xR系列是針對伺服器電源、太陽能逆變器和電動車充電站等要求高效率的應用研發而成的溝槽閘極結構SiC MOSFET,採用4引腳封裝。此次共推出6款機型(650V耐壓和1200V耐壓)。

SiC MOSFET:SCT3xxx xR系列的亮點

亮點1:採用溝槽閘極結構,比平面結構更容易實現微細化,因此有望實現更接近SiC本征特性的低導通電阻

亮點2:採用4引腳封裝:TO-247-4L,可最大限度地發揮SiC MOSFET本身的高速切換性能。與傳統的3引腳封裝TO-247N相比,切換損耗可降低約35%

亮點3:提供SiC MOSFET評估板,評估板中配備了非常適用於SiC元件驅動的閘極驅動IC、各種電源IC及離散式產品,可輕鬆評估元件。

亮點4:SCT3xxx xR系列SiC MOSFET和評估板均已實現網購,可透過網路平台購買。

4引腳封裝TO-247-4L與傳統的3引腳封裝TO-247N之間的結構差異

下圖是新採用的4引腳封裝TO-247-4L和傳統的3引腳封裝TO-247N之間的結構差異示意圖。

傳統的3引腳封裝TO-247N(左)存在一個課題,即源極引腳的電感分量會引起閘極電壓下降,切換速度會降低。新推出的SCT3xxx xR系列所採用的4引腳封裝TO-247-4L(右),是閘極驅動器用的源極引腳(驅動器源極)和功率路徑用源極引腳(電源源極)分離的結構,可降低閘極驅動的電感分量的影響。其結果是TO-247-4L封裝的SiC MOSFET比傳統3引腳封裝的切換損耗更低。

4引腳封裝TO-247-4L可將切換損耗降低約35%

4引腳封裝TO-247-4L可最大限度地發揮出SiC MOSFET的高速切換性能,尤其是可以顯著改善導通損耗。與傳統的3引腳封裝相比,導通損耗和關斷損耗合起來預計可降低約35%的損耗

MOSFET通常為電壓驅動型,透過開/關閘極引腳的電壓來控制切換工作。圖1為傳統(TO-247N)MOSFET的普通閘極驅動電路範例。

驅動電路中包括電路板的電感和MOSFET源極引腳的電感LSOURCE,這個參數是非常重要的考量項目。在傳統的切換速度下,汲極-源極間流動的汲極電流ID的變化會產生電動勢,即產生電流的電位差。

MOSFET被外加VG並導通,ID增加,LSOURCE沿圖中(Ⅰ)的方向產生VLSOURCE。該電壓包含在導通時的驅動電路網中,如公式(1)所示,使MOSFET的導通動作所需的電壓VGS_INT減少,最終導致導通速度下降。

VGS_INT=VG-IG×RG_EXT-LSOURCE×dID⁄dt   …公式(1)

關斷時也是同樣的原理,由於公式(1)中的IG和dID⁄dt為負,因此使RG_EXT和LSOURCE電壓上升(Ⅱ),VSG_INT增加,導致關斷速度下降。

圖2是可消除這種電動勢影響的採用4引腳封裝TO-247-4L的MOSFET的驅動電路範例。驅動器源極引腳透過將VG訊號的SOURCE側直接連接到晶片來消除該電動勢VLSOURCE的影響,從而可改善切換速度。

下圖是4引腳封裝TO-247-4L和傳統的3引腳封裝TO-247N的導通切換特性比較(左)、導通/關斷的切換損耗(右)曲線圖。

從左側的切換波形圖可以看出,4引腳封裝(紅色)的VDS和IDS的切換速度明顯提高。從右側的切換損耗比較曲線圖中也同樣可以看出,4引腳封裝(紅色)的損耗更少(透過波形面積看)。

導通損耗和關斷損耗合起來可降低約35%的切換損耗。

適用於哪些應用?

近年來,隨著AI和IoT的發展與普及,對雲服務的需求日益增加,與此同時,在全球範圍對資料中心的需求也隨之增長。資料中心所使用的伺服器正在向大容量、高性能方向發展,在這種背景下,如何降低功耗就成為一個亟需解決的課題。因此,損耗更少的SiC元件備受矚目。SCT3xxx xR系列的性能非常適用於伺服器、基地台、太陽能逆變器、蓄電系統、電動車充電站等應用。

此次推出的產品系列

此次推出的SiC MOSFET SCT3xxx xR系列共有6款機型,包括650V耐壓3款機型1200V耐壓3款機型。如欲進一步瞭解詳情,請點擊產品名稱的連結。

產品名稱 汲極-源極間電壓
VDS[V]
汲極-源極間導通電阻
RDS(on) @25℃
[mΩ(typ.)]
汲極電流
ID@25℃
[A]
汲極損耗
PD
[W]
工作溫度範圍
[℃]
封裝
SCT3030AR 650 30 70 262 -55~+175 TO-247-4L
SCT3060AR 60 39 165
SCT3080AR 80 30 134
SCT3040KR 1200 40 55 262
SCT3080KR 80 31 165
SCT3105KR 105 24 134

使用評估板快速簡便地進行評估

P02SCT3040KR-EVK-001SiC MOSFET評估板,配備了非常適用於SiC元件驅動的閘極驅動IC(BM6101FV-C)、各種電源IC及離散式產品,可快速簡便地進行評估。

為了能夠在同一條件下進行評估,該評估板不僅可以評估TO-247-4L封裝的產品,還可安裝並評估TO-247N封裝的產品。另外,使用該評估板,可進行雙脈衝測試、Boost電路、兩電平變流器、同步整流型Buck電路等的評估。P02SCT3040KR-EVK-001在網路平台有售。詳情請參閱官網的專頁

※電動勢:由電磁感應、熱電效應、光電效應及化學反應等引起的電位差。本文中是指由電磁感應引起的電位差。

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