新型功率半导体企业美商联合碳化硅股份有限公司(UnitedSiC)宣布将推出四种新型 SiC FET,其 RDS(ON)值可低至 7mΩ,并可提供前所未有的性能和高效率,适用于电动汽车(EV)逆变器、高功率 DC/DC 转换器、大电流电池充电器和固态断路器等高功率应用。在这四款全新 UF3C SiC FET 器件中,一款产品额定电压值为 650V,RDS(on)为 7 mΩ,另外三款电压额定值为 1200V,RDS(on)分别为 9 和 16 mΩ。所有器件都采用通用型 TO247 封装。

 

这些新型 SiC FET 整合高性能第三代 SiC JFET 和共源共栅(cascode)优化的 Si MOSFET,这种电路配置能够以常见的封装形式创建一种快速、高效的器件,但仍然可以用与 Si IGBT、Si MOSFET 和 SiC MOSFET 相同的栅极电压驱动。此外,为了优化高温运行性能,烧结银(sintered-silver)技术能够为 TO247 封装提供低热阻安装。

 

美商联合碳化硅股份有限公司工程副总裁 Anup Bhalla 解释说:“真正重要的是,我们实现了同类产品中业界最低的 RDS(ON)。除此之外,这些器件所具备的标准驱动特性和通用封装意味着它们可以在各种应用中直接替代那些效率较低的器件,而只需极少或根本不需要额外的设计工作。”

 

UF3SC065007K4S 的最大工作电压为 650V,漏极电流高达 120A,RDS(ON)为 6.7mΩ。UF3SC120009K4S 的最大工作电压为 1200V,漏极电流高达 120A,RDS(ON)为 8.6mΩ。两者均采用四引脚开尔文(Kelvin)封装,可实现更清洁的驱动特性。

 

对于低功率设计,UnitedSiC 可提供两款产品,最大工作电压为 1200V,漏极电流高达 77A,RDS(ON)为 16mΩ。UF3SC120016K3S 采用三引脚封装,而 UF3SC120016K4S 则采用四引脚封装。

 

这些器件的低 RDS(ON)特性使得在逆变器设计中可以实现超过 99%的效率,高效率的实现得益于其出色的反向恢复性能以及在续流(freewheeling)模式下的低导通压降。

 

借助于这些器件,逆变器设计人员能够使现有设计在相同的开关速度下达到更高功率,而无需重新设计其基本电路架构,可以处理较高的电流,但不会产生过多的电阻发热。

 

这些器件的低开关损耗可以使设计人员在更高频率下运行逆变器,以产生更清晰的输出电流波形。通过减少磁芯损耗,可以提高所驱动电机的效率。如果将逆变器设计为具有滤波功能的输出,较高的运行频率将允许使用较小的滤波器。

 

这些器件还能够很好地并联使用,以处理非常大的电流。经过严格的损耗计算表明,使用六个 UF3SC120009K4S SiC FET 并联构建的 200kW,8kHz 逆变器,其开关损耗和传导损耗的总和只有采用最先进 IGBT/ 二极管模块构建的同类逆变器的约三分之一。

 

UF3C 系列 SiC FET 的低 RDS(ON)可实现超低传导损耗,这意味着该器件还可以用作 EV 中的固态断路器和电池断开开关,这些器件可以非常快地关闭非常大的电流,并且在用作断路器时,具有自我限制特性,可控制流经的峰值电流。该特性还可用于限制流入逆变器和电机的浪涌电流。

 

对于较低电池电压的系统,UF3SC65007K4S 能够在充电电路中实现比 IGBT 效率高很多的系统。如果使用 SiC FET 来构建同步整流器来代替次级侧二极管,则可以大幅度降低损耗,从而减轻充电器的冷却负担。例如,在工作电流为 100A,占空比为 50%的情况下,一个 JBS 二极管的传导损耗将近 100W,而 UF3SC065007K4S 用作同步整流器,其传导损耗仅为 45W。

 

价格和供货信息

以 1000 片最小批量计,这些器件的单价从 UF3SC0120016K3S 的 35.77 美元,到 UF3SC120009K4S 的 59.98 美元。现在可提供样片,预计 2020 年第二季度实现量产。