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國星光電NSiC-KS

隨著工業(yè)4.0時代及新能源汽車的快速普及，工業(yè)電源、高壓充電器對功率器件開關損耗、功率密度等性能的要求也不斷提高，新型高頻器件SiC MOSFET因其耐壓高、導通電阻低、開通損耗小等優(yōu)異特點，正以迅猛發(fā)展之勢搶占新能源市場。

國星光電憑借領先的封裝技術優(yōu)勢，通過科學系統(tǒng)的設計，采用帶輔助源極管腳的TO-247-4L作為NSiC-KS系列產品的封裝形式，并將之應用于SiC MOSFET上，取得分立器件在開關損耗、驅動設計等方面的新突破。

以國星光電第三代半導體 NSiC系列 1200V 80mΩ的SiC MOSFET產品為例，一起來對比常規(guī)TO-247-3L封裝和以TO-247-4L為封裝形式的NSiC-KS封裝在“封裝設計”“開通損耗”“開關損耗”及“開關頻率及誤啟風險”四個方面的差異。

快速閱讀，先看結論：

采用NSiC-KS封裝的SiC MOSFET，避免了驅動回路和功率回路共用源極線路，實現了這兩個回路的解耦，使得NSiC-KS封裝的SiC MOSFET開關損耗、開通損耗均明顯降低，開關頻率更快，寄生電感與誤開啟風險更低。
 

 01.封裝設計 

02.開通損耗

■TO-247-3L封裝：

在SiC MOSFET開通過程中，漏極電流ID迅速上升，較高的電流變化率在功率源極雜散電感Lsource上產生較大的正壓降LSource*(dID)/dt（上正下負），該壓降使得SiC MOSFET芯片上的門極電壓VGS_real在開通的瞬間不是驅動電壓的數值，而是減掉Lsource上產生的電壓，所以，開通瞬間的門極電壓大幅下降，導致ID上升速度減慢，Eon因此而增大。


 

 ■NSiC-KS封裝：

基于開爾文源極腳（KS）的存在，門極回路中沒有大電流穿過，沒有來自主功率回路的擾動，芯片的門極能正確地感受到驅動電壓，從而降低了開通損耗。經過實測對比，NSiC-KS封裝較之TO-247-3L封裝，開通損耗可明顯降低約55%。

 

 03.開關損耗

由于NSiC-KS封裝開爾文源極腳（KS）可以分離電源源極引腳和驅動器源極引腳，可減少電感分量的影響，讓SiC MOSFET的高速開關性能得以充分發(fā)揮。經過實測對比，NSiC-KS封裝較之TO-247-3L封裝，開關損耗降低約35%。

 

 04.開關頻率及誤啟風險

■開啟時：

TO-247-3L封裝在漏-源間通過大電流時，因源極引腳的電感效應，會降低柵極開啟電壓，降低了導通速度。 

NSiC-KS封裝中，由于增加了開爾文源極腳（KS），降低了源極引腳電感效應，通過SiC  MOSFET的VGS電壓幾乎等于柵極驅動電壓VDRV。因此，如下圖所示：與TO-247-3L封裝相比，NSiC-KS封裝有助于提高SiC  MOSFET開關速度。 

 

■關斷時：

NSiC-KS封裝中柵極回路沒有大電流流過，基本不會產生反向感應電動勢VLS，因而受到極低的功率回路的串擾，減小了關斷時VGS電壓的振蕩幅度，降低誤開啟的風險。

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多款選擇，因需而至

為滿足市場需求，國星光電NSiC-KS SiC MOSFET產品有多款型號選擇。同時，基于公司具備完整的SiC分立器件生產線，國星光電可根據客戶需要，提供高性能、高可靠性、高品質的產品技術解決方案。

厚積薄發(fā)，走得更遠。國星光電持續(xù)實施創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略，走深走實“三代半封測”領域，積極打破關鍵技術壁壘，為我國第三代半導體國產化提供更多高品質的“星”方案，注入磅礴“星”力量。