SiC FETs لها أقل مقاومة

الترانزستور ذو التأثير الميداني من كربيد السيليكون من الجيل الرابع من Qorvo (SiC FET) هو نوع من ترانزستور الطاقة الذي يمكنه التعامل مع الفولتية والتيارات العالية. بالمقارنة مع الترانزستورات التقليدية القائمة على السيليكون ، تقدم SiC FETs العديد من المزايا ، بما في ذلك الخسائر المنخفضة والكفاءة العالية والأداء الحراري الأفضل. هذه المزايا تجعل SiC FETs مثالية للاستخدام في العديد من تطبيقات إلكترونيات الطاقة.

يتميز Gen 4 SiC FET من Qorvo بأحدث تقنيات SiC ، والتي تمكنه من تقديم أعلى مستويات الأداء. تم تحسين الجهاز لمحولات الطاقة عالية الجهد ويمكنه التعامل مع ما يصل إلى 1200 فولت (تتوفر أجهزة 1.7 كيلو فولت في محفظة Qorvo’s Gen 3 SiC أيضًا). كما أنه يتميز بمقاومة منخفضة (R_{DS (تشغيل)}) ، مما يقلل من كمية الطاقة المفقودة كحرارة ويقلل من الحاجة إلى خافضات حرارة خارجية.

الميزة الرئيسية الأخرى لـ Gen 4 SiC FET من Qorvo هي قوتها. كما أن لديها شحنة بوابة منخفضة ، مما يقلل من الطاقة المطلوبة لتشغيل الجهاز وإيقافه ، وتبسيط تصميم محرك البوابة وتحسين الكفاءة.

فوائد حزمة TOLL المثبتة على السطح

توفر حزمة TO-leadless (TOLL) المثبتة على السطح ، والمناسبة للتطبيقات ذات المساحات المحدودة ، مزايا في الحجم والأداء وسهولة التجميع مقارنة بحزم TO التقليدية. الفوائد الرئيسية التي تقدمها حزمة TOLL هي كما يلي:

07.18.2023

07.06.2023

07.05.2023

• حجم مخفض: حزمة TOLL قابلة للتركيب على السطح وخالية من الرصاص ، مما يقلل من حجمها وحجمها مقارنة بحزم TO التقليدية.
• أداء عالٍ: تم تصميم حزمة TOLL لأجهزة الطاقة عالية الأداء ، مما يوفر توصيل حراري ممتاز ، وسعة وتحريض منخفضين ، وكثافة طاقة عالية ، وأداء تحويل أفضل من حزم TO التقليدية.
• سهولة التجميع: حزمة TOLL قابلة للتركيب على السطح ، مما يسمح بالتجميع السهل والفعال في أنظمة التصنيع المؤتمتة.

Qorvo الجديد 750-V Gen 4 SiC FETs

أعلنت Qorvo (UnitedSiC) مؤخرًا عن وجود 750-V / 5.4-mΩ SiC FET معروضة في حزمة TOLL جديدة مثبتة على السطح ، مما يوسع من قيادة الشركة للأداء ويوسع محفظتها من Gen 4 SiC FETs المبتكرة. هذا المنتج هو الأول في خط 750-V SiC FETs ، مع R._{DS (تشغيل)} تتراوح من 5.4 متر مكعب إلى 60 متر مكعب ، والتي سيتم تقديمها في عبوات TOLL. هذه المكونات مثالية للاستخدام في التطبيقات ذات المساحة المحدودة ، مثل مرحلات الحالة الصلبة وقواطع الدائرة التي يمكنها التعامل مع 100 أمبير من مصادر الطاقة الحالية والتيار المتردد / التيار المستمر التي تتراوح من عدة مئات من الواط إلى عدة كيلووات.

من خلال الاستحواذ على UnitedSiC في أكتوبر 2021 ، قامت Qorvo ببناء مجموعة عالية الأداء من منتجات FET القائمة على SiC ، مما يمكّن الشركة من تقديم حلول الطاقة التي تغطي تطبيقات مثل تحويل الطاقة والتحكم في الحركة وحماية الدائرة.

التطبيقات الصعبة

تلبي الأجهزة الجديدة احتياجات الحجم والكفاءة والتكلفة لمصادر طاقة الخادم ، حيث زادت كثافة الطاقة عن 100 واط / بوصة.³ بسبب المعالجات المتعطشة للطاقة ، مطلوب المزيد من الطاقة بنفس الحجم (> 3 كيلوواط ، لكل وحدة تزويد بالطاقة AC / DC). وبالمثل ، تتطلب قواطع الدائرة ذات الحالة الصلبة حلولًا قادرة على تلبية متطلبات التطبيقات ذات المساحة المحدودة ، حيث يكون التبريد النشط خيارًا والقدرة على تحمل التيارات العالية والجهد العالي أمر إلزامي.

تلبي أجهزة حزمة TOLL الجديدة من Qorvo المتطلبات المذكورة نظرًا لما يلي:

• مساحة مخفضة للحزمة
• حزمة أرق ، مما يسمح بتبددات حرارة أكثر سمكًا
• انخفاض خسائر الطاقة
• حزمة Surface-mount – Technology ، تتيح التجميع الآلي على بطاقات ابنة PCB بتكلفة أقل
• مقاومة منخفضة لكل عبوة ، مما يؤدي إلى تجنب الحاجة إلى موازاة العديد من FETs
• القدرة على تحمل التيار العالي ووقت أطول للدارة القصيرة
• مناعة ضد الضوضاء مع وقت استجابة مناسب

يظهر في الشكل 1 مزايا انخفاض حجم وطول TOLL مقارنةً بحزمة D2-PAK التقليدية.

توفر Gen 4 SiC FETs أداءً غير مسبوق عبر أرقام الجدارة الرئيسية لـ R._{DS (تشغيل)} والسعة الناتجة في فئة 600/750-V من الطاقة FETs. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الأجهزة R_{DS (تشغيل)} في عبوة TOLL ، عند 5.4 متر مكعب ، يكون أقل من 4 × إلى 10 × من ترانزستورات GaN و SiC MOSFETs وأفضل دوائر MOSFET من السيليكون. يعتبر تصنيف SiC FETs 750-V أعلى أيضًا من 100 إلى 150 فولت من التقنيات المنافسة ، مما يوفر هامش تصميم متزايد بشكل كبير للتعامل مع عابر الجهد.

كما هو مبين في الشكل 1 ، تحتوي حزمة TOLL على مساحة أصغر بنسبة 30٪ وأقصر ارتفاعًا بنسبة 50٪ (2.3 مم) من بدائل D2PAK المثبتة على السطح. تتميز حزمة TOLL أيضًا باتصال من مصدر كلفن للتبديل السريع الذي يمكن الاعتماد عليه للتيارات الكبيرة باستخدام أشكال موجية أنظف للبوابة.

تستفيد SiC FETs الجديدة من ترتيب دائرة الكود الحصري من Qorvo ، حيث يتم تجميع SiC JFET بشكل مشترك مع MOSFET السيليكوني ، لإنشاء جهاز يستفيد بشكل كامل من مزايا الكفاءة التي تعد بها تقنية التبديل ذات فجوة الحزمة العريضة ومحرك البوابة الأسهل لوحدات MOSFET السيليكونية. توفر SiC JFETs نفس R_{DS (تشغيل)} مثل SiC MOSFETs ولكنها تتطلب مساحة رقاقة أصغر بكثير وعادة ما تكون على الأجهزة. من خلال الجمع بين SiC JFET و MOSFET السيليكوني ، يحتفظ تكوين الكود بفوائد JFETs ، مما يسمح في نفس الوقت بالتوافق مع SiC MOSFETs القياسي. Cascode هو تكوين غير طبيعي ، وشفاف للعميل ويتميز بجهاز قياسي ثلاثي الأطراف مع بوابة ومصدر وتصريف.

تحقق FETs الجديدة مقاومة حرارية رائدة في الصناعة تبلغ 0.1 درجة مئوية / واط من الوصلة إلى العلبة على الرغم من تقليل الحجم الكبير. بفضل إجراءات الإنتاج المتقدمة ، مثل إرفاق القالب الملبد ، يتميز جهاز 750-V / 5.4-mΩ UJ4SC075005L8S الجديد بتصنيف تيار مستمر يبلغ 120 أمبير حتى درجات حرارة الحالة 144 درجة مئوية ومعدل تيار نابض يبلغ 588 أمبير حتى 0.5 مللي ثانية.

ينتج عن هذا “أنا²تصنيف t ”أفضل بمقدار 8 مرات تقريبًا من MOSFET السيليكون في نفس العبوة ، مما يعزز المتانة والحصانة للأحمال الزائدة العابرة مع تبسيط عملية التصميم. مزيج من R منخفض للغاية_{DS (تشغيل)}، ارتفاع_{ي (كحد أقصى)} = 175 درجة مئوية والسلوك الحراري العابر البارز يوفر ذلك. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الحد الأقصى للتيار الزائد لـ SiC FETs هو 2.8 × أعلى من أدنى مستوى R_{DS (تشغيل)} MOSFET السيليكون في نفس الحزمة (tp ~ 0.5-1 مللي ثانية). يوضح الشكل 2 ، الذي يُظهر الحد الأقصى لتيار النبضة مقابل عرض النبضة للسيليكون و SiC FETs المعبأة في TOLL ، هذا.

هذه الجديدة فائقة الانخفاض- R_{DS (تشغيل)} تعتبر أجزاء TOLL اختيارات رائعة لتطبيقات الحماية التي غالبًا ما تكون صعبة حراريًا في الأماكن الصغيرة والمغلقة مع عدم توفر تبريد نشط بسبب فقدان التوصيل المنخفض ، والحجم الصغير ، والصلابة عالية الارتفاع وقدرات إيقاف التشغيل الرائعة. يمكنهم تقليل الحرارة وتجنب الحاجة إلى موازاة العديد من FETs.

قم بزيارة الكتاب الإلكتروني للحصول على المقالة كاملة

Maurizio Di Paolo Emilio حاصل على درجة الدكتوراه في الفيزياء ومهندس اتصالات. عمل في العديد من المشاريع الدولية في مجال أبحاث موجات الجاذبية ، وتصميم نظام التعويض الحراري (TCS) وأنظمة الحصول على البيانات والتحكم فيها ، وفي مشاريع أخرى حول الحزم الميكروية للأشعة السينية بالتعاون مع جامعة كولومبيا ، وأنظمة الجهد العالي وتقنيات الفضاء للاتصالات والتحكم في المحركات مع ESA / INFN. تم تطبيق TCS على تجربتي Virgo و LIGO ، التي اكتشفت موجات الجاذبية لأول مرة وحصلت على جائزة نوبل في عام 2017. منذ عام 2007 ، كان مراجعًا للمنشورات العلمية للأكاديميين مثل مجلة Microelectronics Journal ومجلات IEEE. علاوة على ذلك ، تعاون مع العديد من شركات الصناعة الإلكترونية والعديد من المدونات والمجلات الإيطالية والإنجليزية ، مثل Electronics World و Elektor و Mouser و Automazione Industriale و Electronic Design و All About Circuits و Fare Elettronica و Elettronica Oggi و PCB Magazine ، بصفته كاتبًا / محررًا تقنيًا متخصصًا في العديد من موضوعات الإلكترونيات والتكنولوجيا. من عام 2015 إلى عام 2018 ، كان رئيس تحرير Firmware و Elettronica Open Source ، وهما مدونات ومجلات تقنية لصناعة الإلكترونيات. شارك في العديد من المؤتمرات كمتحدث في الكلمات الأساسية لموضوعات مختلفة مثل الأشعة السينية وتقنيات الفضاء وإمدادات الطاقة. يستمتع موريزيو بكتابة وإخبار القصص حول إلكترونيات الطاقة وأشباه الموصلات ذات فجوة الحزمة العريضة والسيارات وإنترنت الأشياء والمدمجة والطاقة والحوسبة الكمومية. ماوريتسيو هو محرر محتوى في AspenCore منذ عام 2019. وهو حاليًا رئيس تحرير Power Electronics News و EEWeb ومراسلًا لـ EE Times. وهو مضيف برنامج PowerUP ، وهو بودكاست حول إلكترونيات الطاقة ، ومروج ومنظم مؤتمر PowerUP الافتراضي ، وهو قمة يتحدث فيها المتحدثون الرائعون كل عام عن اتجاهات تصميم إلكترونيات الطاقة. علاوة على ذلك ، فقد ساهم في عدد من المقالات التقنية والعلمية بالإضافة إلى عدد من كتب Springer حول حصاد الطاقة وأنظمة الحصول على البيانات والتحكم فيها.