Nexperia 已開發(fā)出一系列采用下一代高壓 GaN HEMT H2 技術的新型 GaN FET 解決方案。TO-247 和專有的 CCPAK 表面貼裝封裝主要針對汽車、5G 和數(shù)據(jù)中心應用。

Nexperia 宣布了具有 120 V、150 V 和 200 V 反向電壓的硅鍺 （SiGe） 整流器的新解決方案，該解決方案將肖特基同類產(chǎn)品的高效率與快速恢復二極管的熱穩(wěn)定性相結合。

新器件在導通電阻方面具有出色的性能，并通過級聯(lián)配置簡化了設計，無需復雜的驅動器和控制裝置。

我們發(fā)現(xiàn)機架式電源對電信服務器具有一定的吸引力。即使在 5g 數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)場中，他們只需要越來越高的效率，所有輸出范圍內的效率都超過 90%，這讓您進入鈦級。Nexperia 總經(jīng)理 Michael LeGoff 說，這就是我們發(fā)現(xiàn)對我們產(chǎn)品組合的需求量更大的地方。

汽車制造商和其他系統(tǒng)的設計者在更高的溫度下運行，并且越來越多地推動提高效率——無論是出于小型化、性能、監(jiān)管還是其他原因。針對汽車、通信基礎設施和服務器市場，新的 1-3 A SiGe 整流器在 LED 照明、發(fā)動機控制單元或燃油噴射等高溫應用中特別有用。

在世界上，設計師會使用肖特基二極管，因為它們非常高效，正向電壓低，開關速度非?？欤贿m合如此高的電流。因此，它們不是那么容易找到電壓，讓我們說大約 150 或 200 伏，因為它們變得非常低效并且它們在熱上不太穩(wěn)定。

當您在非常高的溫度下操作它們時，它們往往會產(chǎn)生一種稱為熱失控的效應。這就是為什么我們的客戶經(jīng)常在對漏電流非常敏感的高溫應用中使用 pn 整流器的原因，因為它們具有非常高的正向電壓和高傳導損耗，因此效率不高。Nexperia 產(chǎn)品經(jīng)理 Jan Fischer 表示，我們相信硅鍺整流器可以兼具兩全其美，因為它們提供肖特基二極管的低 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 更快、更小。GaN 的性能表明效率和性能得到了改善，從而帶來了一些硅技術無法實現(xiàn)的新應用。

新的 GaN 技術使用外延通孔，減少了缺陷，并且模具尺寸減少了大約 24%。在傳統(tǒng) TO-247 的初始版本中，RDS（on） 降低到僅 41 mΩ（最大值，35 mΩ 典型值，在 25 °C）。使用 CCPAK 表面貼裝版本，降低幅度將進一步增加，最高可達 39 mΩ（最大值，25 °C 時典型值為 33 mΩ）。由于這些部件被設計為級聯(lián)器件，因此使用標準 Si MOSFET 驅動器也很容易驅動它們。CCPAK 表面貼裝版本 GAN039 將符合汽車應用的 AEC-Q101 標準。

根據(jù) Michael LeGoff 的說法，“它還允許我們提高 R DS （on） 水平，但仍使用相同的級聯(lián)配置。動態(tài)特性大約提高了 15%。采用這種下一代技術的兩種產(chǎn)品采用 TO247 封裝，可為您提供約 41 mohm 的 R DS （on），我們還將在頂部和底部冷卻選項的 CCPAK 表面貼裝封裝中發(fā)布相同的芯片。CCPAK 將成為我們認為行業(yè)領先的表面貼裝器件”。

CCPAK 表面貼裝采用創(chuàng)新且經(jīng)過驗證的銅夾封裝技術來代替內部連接線。這降低了寄生損耗，優(yōu)化了電氣和熱性能，并提高了可靠性：寄生電感降低了三 （3） 倍，從而降低了開關損耗和 EMI，與引線鍵合解決方案相比，可靠性更高。

圖 1：Nexperia 的解決方案

CCPAK GaN FET 提供頂部或底部冷卻配置，使其用途廣泛，有助于進一步改善散熱。

硅鍺釀造

鍺硅 （SiGe） 整流器將肖特基整流器的效率與快速恢復二極管的熱穩(wěn)定性相結合，使工程師能夠優(yōu)化其 100-200V 電源設計以提高效率。對于許多電路設計，主要挑戰(zhàn)是每個空間集成更多功能，以實現(xiàn)最高效率和系統(tǒng)小型化。SiGe 整流器是一種理想的解決方案，具有高效率、易于熱設計和小尺寸等優(yōu)點。

這些器件適用于汽車行業(yè)、服務器市場和通信基礎設施中的應用，可在高達 175°C 的溫度下安全運行。與硅相比，SiGe 具有更小頻帶、更快的開關頻率和更大的電子遷移率，從而提供改進的高頻開關行為。Nexperia 已開發(fā)出多項工藝專利，可滿足對高效率和高溫操作看似相互矛盾的需求（圖 2 和圖 3）。

圖 2：Nexperia 新型 SiGe 整流器內部結構的簡化圖。

圖 3：肖特基和 SiGe 整流器的漏電流與外殼溫度的關系。當泄漏電流的增加變成超指數(shù)時，就會發(fā)生熱失控。

為了進一步提高性能，Neperia 提供的解決方案采用 FlatPower （CFP） 雙針夾式封裝（CFP3 和 CFP5），從而提供出色的散熱性能。它還允許引腳對引腳的兼容性，并可直接替代肖特基整流器和快速恢復整流器。

SiGe 器件具有低漏電流（約 1 nA）和降低的傳導損耗，從而提高了各種應用的效率。Jan Fischer 表示，粗略估計，您可以預期效率會提高五 （5）% 到十 （10）%，且熱穩(wěn)定性與最佳快速恢復二極管相同。

所有設備均通過 AEC-Q101 認證，適用于汽車 - 根據(jù)多家汽車制造商的要求，通過了 2 次 AEC-Q101 終身測試。其他重要應用包括 LED 照明和通信基礎設施。

審核編輯：郭婷