650 V-GaN和SiGe整流器解决方案

Nexperia在 TO-247 和专有 CCPAK 表面贴装封装中采用下一代高压 GaN HEMT H2 技术的新系列GaN FET 解决方案将主要面向汽车、5G 和数据中心应用。Nexperia 还发布了具有 120 V、150 V 和 200 V 反向电压的硅锗 (SiGe) 整流器新解决方案，这些解决方案结合了肖特基同类产品的高效率和快速恢复二极管的热稳定性。

新器件在通态电阻方面提供卓越的性能，并通过级联配置简化设计，无需驱动器和控件。

“我们发现机架式电源对电信服务器的吸引力。即使在 5g 数据中，数据农场也需要越来越高的效率，在所有输出范围内的效率肯定超过 90%，这使您进入钛级。而且，这就是我们发现对我们的产品组合的需求量更大的地方，“Nexperia 总经理 Michael LeGoff 说。

汽车制造商和其他系统的设计人员正在更高的温度下运行，并且越来越多地推动更高的效率——无论是出于小型化、性能、监管或其他原因。针对汽车、通信基础设施和服务器市场，新型 1-3 A SiGe 整流器在 LED 照明、发动机控制单元或燃料喷射等高温应用中特别有利。

“在理想的世界中，设计师会使用肖特基二极管，因为它们效率很高，正向电压很低，开关速度很快；它们唯一的问题是，首先，它们不适用于如此高的电压。因此，它们不太容易找到电压，比如说大约150或200伏，因为它们变得非常低效，而且在热方面也不是这样Nexperia的产品经理Jan Fischer说，这是稳定的。

他继续说道，“当你在非常高的温度下操作它们时，它们往往会进入一种称为热失控的效应。这就是为什么对于泄漏电流非常敏感的高温应用，我们的客户通常使用 pn 整流器，但反过来，这些整流器效率不高，因为它们具有非常高的正向电压和高传导损耗. 我们相信，硅锗整流器可以兼具两全其美，因为它们提供像肖特基二极管一样的低 Vf 和 pn 整流器的热稳定性。”

GaN Nexperia 解决方案

GaN 晶体管比硅 MOSFET 更快、更小。GaN 的性能表明效率和性能得到了显着提高，从而带来了一些硅技术无法实现的新应用。

新的 GaN 技术使用外延通孔，将缺陷和模具尺寸减少了大约 24%。[R DS（ON）也减少到只有41毫欧（最大，35毫欧（典型值），在25℃）与在传统的TO-247初始版本。使用 CCPAK 表面贴装版本，降低将进一步增加，最高可达 39 mΩ（在 25 °C 时最大为 33 mΩ，典型值）。由于这些部件被配置为级联器件，因此它们也很容易使用标准 Si MOSFET 驱动器进行驱动。CCPAK 表面贴装版本 GAN039 将符合 AEC-Q101 的汽车应用要求。

“它还允许我们提高 R DS (on) 水平，但仍使用相同的共源共栅配置。我们看到动态特性提高了约 15%。将采用该工艺已获批准的下一代技术发布的两种产品采用 TO247 封装，可为您提供大约 41 mohm 的RDS（on），我们还将发布采用 CCPAK 表面贴装封装的相同芯片在顶部和底部冷却选项。CCPAK 将成为我们认为的行业领先的表面贴装设备。” 迈克尔·勒戈夫说。

CCPAK 表面贴装采用创新和成熟的铜夹封装技术来代替内部连接线。这减少了寄生损耗，优化了电气和热性能并提高了可靠性：寄生电感降低了 3 倍，从而降低了开关损耗和 EMI，与引线键合解决方案相比具有更高的可靠性。

图 1：Nexperia 的解决方案

CCPAK GaN FET 提供顶部或底部冷却配置。

硅锗解决方案

锗硅 (SiGe) 整流器结合了肖特基整流器的效率和快速恢复二极管的热稳定性，使工程师能够优化他们的 100-200V 电源设计。对于许多威廉希尔官方网站 设计而言，主要挑战是：每个空间集成更多功能、最高效率设计和系统小型化。SiGe 整流器是一种理想的解决方案，具有高效率、易于热设计和小尺寸等优点。

这些器件适用于汽车行业、服务器市场和通信基础设施中的应用，可在高达 175 °C 的温度下安全运行。SiGe 具有比硅更小的频带、更快的开关频率和更大的电子迁移率，从而提供改进的高频开关行为。Nexperia 开发了多项工艺专利，可满足看似相互冲突的高效和高温操作需求（图 2 和图 3）。

图 2：Nexperia 新型 SiGe 整流器的内部结构简化图。

图 3：肖特基和 SiGe 整流器的漏电流与外壳温度的关系。当泄漏电流的增加变得超指数时，就会发生热失控。

为了进一步提高性能，Nexperia 提供的解决方案采用 FlatPower (CFP) 两引脚夹式封装（CFP3 和 CFP5），从而提供出色的散热性能。它还允许引脚对引脚的兼容性以及肖特基整流器和快速恢复整流器的直接替代。

SiGe 器件具有低漏电流（约 1 nA）和更低的传导损耗，从而提高了各种应用的效率。“粗略估计，在与最佳快速恢复二极管相同的热稳定性下，您可以预期效率提高 5% 到 10%，”Jan Fischer 说。

所有设备均通过了 AEC-Q101 汽车使用认证——按照多家汽车制造商的要求，终生通过 2 次 AEC-Q101 测试。其他重要应用包括 LED 照明和通信基础设施。

审核编辑：郭婷