基于宽禁带的工业、汽车和可再生能源应用 (WBG) 例如，技术组件 SiC，这对提高能源效率至关重要。本文中，安森美 (onsemi) 思考下一代 SiC 如何开发设备，以实现更高的能效和更小的尺寸，并讨论转换 SiC 对于技术公司来说，建立稳定的供应链至关重要。

广泛的工业系统(如电动汽车充电基础设施)和可再生能源系统(如太阳能光伏) (PV)）应用中，MOSFET 技术、分立式包装和功率模块的进步有助于提高能效和降低成本。然而，平衡成本和性能对设计师来说是一个持续的挑战，必须在不增加太阳能逆变器尺寸或散热成本的情况下实现更高的功率。实现这种平衡是非常必要的，因为降低充电成本将是提高电动汽车普及率的关键驱动因素。

汽车的能效与车载电子设备的尺寸、重量和成本密切相关，影响车辆的行驶里程。使用电动/混合动力汽车 SiC 取代 IGBT 特别是在主驱逆变器中，功率模块可以显著提高性能，因为它可以显著提高车辆的整体能效。轻型乘用车主要在低负荷条件下工作，在低负荷下工作，SiC 能效优势比 IGBT 更加明显。车载充电器 (OBC) 车辆行驶里程的尺寸和重量也会受到影响。因此，OBC 设计必须尽可能小，但必须尽可能小 WBG 该装置具有较高的开关频率，在这方面起着至关重要的作用。01

SiC 技术的优势

为了最大限度地减少电源转换损耗，需要使用具有优良质量因素的半导体功率开关。硅基半导体器件用于电源应用（IGBT、MOSFET 和二极管)性能的提高，加上电源转换拓扑的创新，大大提高了能效。然而，由于硅基半导体器件已接近其理论极限，它们正在逐渐应用于新的应用中 SiC 和氮化镓 (GaN) 等宽禁带 (WBG) 替代半导体。

图 1：多种应用程序可从性 SiC 从设备的特性中受益

不断挑战性能更高、功率密度更高、性能更好的需求 SiC 的极限。由于宽禁带的特性，SiC 能承受比硅更高的电压(1700V) 至 2000V）。同时，SiC 它还具有较高的电子迁移率和饱和速度。因此，它可以在明显更高的频率和结温下工作，这对电源应用非常理想。此外，SiC 该设备的开关损耗相对较低，有助于降低无源组件的尺寸、重量和成本。

图 2：SiC 给电源系统带来诸多优势

SiC 设备的导通性和开关损耗较低，从而降低了散热要求。此外，它可以高达 175°C 的结温 (Tj) 下班后，对风扇、散热器等散热措施的需求减少。系统尺寸、重量和成本也可以降低，CPU，中央处理器，芯片在有限的空间应用中可以保证更高的可靠性。02

需要更高的电压

通过增加电压来减少电流，可以减少所需功率下的损耗。因此，在过去的几年里，它来自 PV 板的直流母线电压已经从 600 V 提高到 1500 V。同样，在轻型乘用车中 400 V 可提升直流母线 800 V 母线(有时可以提高到 1000 V）。过去，对于 400 V 母线电压，所用设备的额定电压为 750 V。现在需要有更高的额定电压(1200 V 至 1700 V）为了确保这些应用程序能够安全可靠地工作。03

SiC 的最新进展

安森美开发了安森美，以满足更高的击穿电压设备的需求 1700V M1 平面 EliteSiC MOSFET 优化了快速开关应用的系列产品。NTH4L028 它是该系列首批设备之一，它 VDSS 为 1700 V，具有更高的 VGS，为 -15/ 25 V，并且其 RDS(ON) 典型值仅 28 mW。

这些 1700 V MOSFET 可在高达 175°C 的结温 (Tj) 下班后，可与较小的散热器结合使用，有时甚至不需要使用散热器。此外，NTH4L028N170M1 第四个引脚上有一个开尔文源极连接（TO-247-4L 用于降低导通功耗和网极噪声的封装)。还提供了这些开关 D2PAK–7L 包装，包装寄生效果较低。

图 3：新型安森美 1700 V EliteSiC MOSFET

采用 TO-247-3L 和 D2PAK-7L 封装的 1700 V 1000 mWSiC MOSFET 也已投产，适用于电动汽车充电和可再生能源应用中的高可靠性辅助电源单元。

开发了安森美 D1 系列 1700 V SiC 肖特基二极管。1.7万 V 额定电压可在 VRRM 在反向重复峰值电压之间，为设备提供更大的电压裕度。该系列设备的电压较低 VFM(最大正向电压)和优良的反向泄漏电流有助于在高温高压下稳定运行。

图 4：新型安森美 1700 V 二极管肖特基

NDSH25170A 和 NDSH10170A 器件以 TO-247-2 还提供两种形式的包装和裸片供应 100A 版本(无包装)。04

考虑SiC供应链

一些电子行业的生产受到了可用组件短缺的影响。因此，在选择新技术产品的供应商时，必须考虑供应商按时履行订单的能力。安森美最近收购了安森美，以确保向客户的产品供应 GT Advanced Technology (GTAT)，以利用 GTAT 物流专业知识和经验。目前，安森美是为数不多的具有端到端能力的大型安森美之一 SiC 供应商包括晶锭批量生长、衬底制备、外延、设备制造、集成模块和分立式包装解决方案。为了满足 SiC 安森美计划在应用程序的预期增长需求中 2024 几年前，衬底业务的产能将增加几倍，公司的设备和模块产能将扩大，未来将进一步扩大。05

总结

在汽车、可再生能源和工业应用的不断发展中，工程师将能够使用它 SiC 解决功率密度和散热等诸多挑战的装置特性。凭借 1700V 系列 SiC MOSFET 安森美满足了市场对具有更高击穿电压的设备的需求。此外，安森美还开发了新兴的太阳能、固态变压器和固态断路器应用 2000V SiC MOSFET 技术。

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