česky english Vítejte, dnes je úterý 28. květen 2024

Tranzistorům SiC sluší nízké ztráty, ale i pouzdra

DPS 4/2022 | Články
Autor: Ing. Jan Robenek

Ještě menší fyzické provedení, lepší parametry a klesající ztráty – to vše se nyní společně snoubí v novém 650V tranzistoru SiC od společnosti onsemi.

Místo D2PAK TOLL

Známý výrobce polovodičových součástek svou nabídku v květnu rozšířil o vůbec první tranzistor MOSFET na bázi karbidu křemíku (SiC) v pouzdrech typu TOLL odkazujících na „TO-Leadless“ [1]. Výkonová spínací součástka zde reaguje na rychle rostoucí požadavky, které jsou v návrzích spojovány právě s efektivitou a hustotou výkonu. Až dosud zde totiž byly k dispozici prvky SiC v provedení typu D2PAK se sedmi vývody, které si ovšem žádaly větší prostor. To by se však nyní mělo díky rozměrům 9,90 × 11,68 × 2,30 mm změnit.

Velikost ale není vše. „Bezvývodová“ pouzdra typu TOLL, jak je vidíme i na obr. 1, se totiž mohou rovněž pochlubit lepšími teplotními vlastnostmi a nižší indukčností u zapouzdření, zde konkrétně 2 nH, než je tomu v případě sedmivývodového systému D2PAK. A pak zde samozřejmě máme oba vývody Source, S1 (Driver) a S2 (Power) v Kelvinově konfiguraci dle obr. 2, kdy také výrobce zajišťuje menší rušení hradla a stejně tak i nižší ztráty během spínání (Turn−On Switching Loss, EON), budeme-li porovnávat se součástkami bez takového řešení. Stranou zájmu konečně nezůstane ani otázka elektromagnetických interferencí EMI nebo jednodušší návrh desky plošného spoje.

Obr. 1  (jpg)

A zase ta účinnost

Součástková základna SiC nabízí oproti svým křemíkovým předchůdcům zásadní výhody, a to včetně zlepšené účinnosti na vyšších kmitočtech, menšího rušení z pohledu EMI, otázky teplotního rozsahu nebo i spolehlivosti. První MOSFET zmíněného druhu v provedení typu TOLL, jinak také H−PSOF8L, zde ponese označení NTBL045N065SC1 [2] a ve společnosti onsemi jej navrhli pro náročnější aplikace, jako jsou spínané zdroje napájení SMPS, systémy dodávající energii pro servery a telekomunikační techniku, solární invertory, záložní zdroje UPS, úložiště energie apod. Součástka se tak neztratí ani v návrzích, které musí z pohledu vykazované účinnosti vyhovět přísným standardům (ErP a 80 PLUS Titanium).

Obr. 2, 3 a 4  (jpg)

Výkonový tranzistor NTBL045N065SC1 počítá s napětím BVDSS = 650 V, typickým odporem v sepnutém stavu RDS(on) 33 mΩ, platným pro VGS = 18 V, a proudem tekoucím vývodem drain o max. velikosti 73 A. Součástka stavějící na technologiích SiC s velkou šířkou zakázaného pásu WBG bude pracovat až do teploty Tj +175 °C, a pokud jde o náboj hradla, výrobce zde v kontextu výrazného omezování ztrát během spínání dosahuje Qg(tot) pouze 105 nC. K tomu si dále přičtěte úroveň MSL 1. V případě součástek určených do automobilového průmyslu pak v onsemi nabízí provedení typu TO-247 se třemi nebo čtyřmi vývody a také výše zmiňované sedmivývodové D2PAK.

Odkazy:

[1] Tisková zpráva, https://www.onsemi.com/company/news-media/press-announcements/en/onsemi-unveils-world-s-first-tollpackaged-650-v-silicon-carbide-mosfet

[2] Tranzistory NTBL045N065SC1, https://www.onsemi.com/products/discrete-power-modules/silicon-carbide-sic/siliconcarbide-sic-mosfets/ntbl045n065sc1