Nexperia 已開發出一系列采用下一代高壓 GaN HEMT H2 技術的新型 GaN FET 解決方案。TO-247 和專有的 CCPAK 表面貼裝封裝主要針對汽車、5G 和數據中心應用。

Nexperia 宣布了具有 120 V、150 V 和 200 V 反向電壓的硅鍺 （SiGe） 整流器的新解決方案，該解決方案將肖特基同類產品的高效率與快速恢復二極管的熱穩定性相結合。

新器件在導通電阻方面具有出色的性能，并通過級聯配置簡化了設計，無需復雜的驅動器和控制裝置。

我們發現機架式電源對電信服務器具有一定的吸引力。即使在 5g 數據、數據場中，他們只需要越來越高的效率，所有輸出范圍內的效率都超過 90%，這讓您進入鈦級。Nexperia 總經理 Michael LeGoff 說，這就是我們發現對我們產品組合的需求量更大的地方。

汽車制造商和其他系統的設計者在更高的溫度下運行，并且越來越多地推動提高效率——無論是出于小型化、性能、監管還是其他原因。針對汽車、通信基礎設施和服務器市場，新的 1-3 A SiGe 整流器在 LED 照明、發動機控制單元或燃油噴射等高溫應用中特別有用。

在世界上，設計師會使用肖特基二極管，因為它們非常高效，正向電壓低，開關速度非常快，但不適合如此高的電流。因此，它們不是那么容易找到電壓，讓我們說大約 150 或 200 伏，因為它們變得非常低效并且它們在熱上不太穩定。

當您在非常高的溫度下操作它們時，它們往往會產生一種稱為熱失控的效應。這就是為什么我們的客戶經常在對漏電流非常敏感的高溫應用中使用 pn 整流器的原因，因為它們具有非常高的正向電壓和高傳導損耗，因此效率不高。Nexperia 產品經理 Jan Fischer 表示，我們相信硅鍺整流器可以兼具兩全其美，因為它們提供肖特基二極管的低 Vf 和 pn 整流器的熱穩定性

GaN Nexperia 解決方案

GaN 晶體管比硅 MOSFET 更快、更小。GaN 的性能表明效率和性能得到了改善，從而帶來了一些硅技術無法實現的新應用。

新的 GaN 技術使用外延通孔，減少了缺陷，并且模具尺寸減少了大約 24%。在傳統 TO-247 的初始版本中，RDS（on） 降低到僅 41 mΩ（最大值，35 mΩ 典型值，在 25 °C）。使用 CCPAK 表面貼裝版本，降低幅度將進一步增加，最高可達 39 mΩ（最大值，25 °C 時典型值為 33 mΩ）。由于這些部件被設計為級聯器件，因此使用標準 Si MOSFET 驅動器也很容易驅動它們。CCPAK 表面貼裝版本 GAN039 將符合汽車應用的 AEC-Q101 標準。

根據 Michael LeGoff 的說法，“它還允許我們提高 R DS （on） 水平，但仍使用相同的級聯配置。動態特性大約提高了 15%。采用這種下一代技術的兩種產品采用 TO247 封裝，可為您提供約 41 mohm 的 R DS （on），我們還將在頂部和底部冷卻選項的 CCPAK 表面貼裝封裝中發布相同的芯片。CCPAK 將成為我們認為行業領先的表面貼裝器件”。

CCPAK 表面貼裝采用創新且經過驗證的銅夾封裝技術來代替內部連接線。這降低了寄生損耗，優化了電氣和熱性能，并提高了可靠性：寄生電感降低了三 （3） 倍，從而降低了開關損耗和 EMI，與引線鍵合解決方案相比，可靠性更高。

圖 1：Nexperia 的解決方案

CCPAK GaN FET 提供頂部或底部冷卻配置，使其用途廣泛，有助于進一步改善散熱。

硅鍺釀造

鍺硅 （SiGe） 整流器將肖特基整流器的效率與快速恢復二極管的熱穩定性相結合，使工程師能夠優化其 100-200V 電源設計以提高效率。對于許多電路設計，主要挑戰是每個空間集成更多功能，以實現最高效率和系統小型化。SiGe 整流器是一種理想的解決方案，具有高效率、易于熱設計和小尺寸等優點。

這些器件適用于汽車行業、服務器市場和通信基礎設施中的應用，可在高達 175°C 的溫度下安全運行。與硅相比，SiGe 具有更小頻帶、更快的開關頻率和更大的電子遷移率，從而提供改進的高頻開關行為。Nexperia 已開發出多項工藝專利，可滿足對高效率和高溫操作看似相互矛盾的需求（圖 2 和圖 3）。

圖 2：Nexperia 新型 SiGe 整流器內部結構的簡化圖。

圖 3：肖特基和 SiGe 整流器的漏電流與外殼溫度的關系。當泄漏電流的增加變成超指數時，就會發生熱失控。

為了進一步提高性能，Neperia 提供的解決方案采用 FlatPower （CFP） 雙針夾式封裝（CFP3 和 CFP5），從而提供出色的散熱性能。它還允許引腳對引腳的兼容性，并可直接替代肖特基整流器和快速恢復整流器。

SiGe 器件具有低漏電流（約 1 nA）和降低的傳導損耗，從而提高了各種應用的效率。Jan Fischer 表示，粗略估計，您可以預期效率會提高五 （5）% 到十 （10）%，且熱穩定性與最佳快速恢復二極管相同。

所有設備均通過 AEC-Q101 認證，適用于汽車 - 根據多家汽車制造商的要求，通過了 2 次 AEC-Q101 終身測試。其他重要應用包括 LED 照明和通信基礎設施。

審核編輯：郭婷