Добро пожаловать в Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd.

Недавно компания Infineon выпустила CoolGaN G5, первое в мире семейство промышленных GaN-транзисторов со встроенным SBD (диодом Шоттки), который улучшает характеристики системы питания за счет снижения ненужных потерь в мертвой зоне и дальнейшего повышения общей эффективности системы. Кроме того, интегрированное решение упрощает проектирование силовых каскадов и снижает стоимость материалов.

Интеграция SBD в силовые транзисторы ранее была предметом ряда отраслевых исследований в SiC MOSFETs. Компания Mitsubishi подала патент на SiC MOSFETs с интегрированными SBD в 2013 году и планирует выпустить силовые модули SiC с этим новым устройством в 2023 году.

Зачем интегрировать SBD в SiC MOSFETs? PN-переход между истоком (Source) и стоком (Drain) в структуре MOSFET естественно образует корпусной диод, который, будучи побочным продуктом структуры MOSFET, может обеспечить защиту MOSFET и повысить надежность за счет рациональной конструкции. Однако характеристики обратного восстановления корпусного диода плохие, а также длительное время проводимости корпусного диода вызывает проблемы с надежностью, на практике часто во внешнем обратном параллельном SBD в качестве канала продолжения.

Однако для того, чтобы улучшить интеграцию, а также избежать введения большего количества паразитных емкостей-индуктивностей, поэтому SBD, интегрированные в SiC MOSFET, стали одним из направлений.

Что касается GaN FETs, то Infineon объясняет, что в приложениях с жестким переключением топологии на основе GaN могут иметь более высокие потери мощности из-за большего эффективного напряжения на диоде корпуса (VSD) GaN-приборов. Эта проблема усугубляется, если контроллер имеет длительное мертвое время, что приводит к снижению КПД по сравнению с целевым. В настоящее время инженерам, разрабатывающим силовые устройства, обычно приходится либо подключать внешний диод Шоттки параллельно GaN-транзистору, либо сокращать мертвое время с помощью контроллера. Однако любой из этих способов требует дополнительных усилий, времени и затрат.

Поэтому интеграция SBD в GaN-транзистор может существенно решить эти проблемы. Из-за отсутствия корпусного диода напряжение обратной проводимости (VRC) GaN-транзистора зависит от порогового напряжения (VTH) и напряжения смещения затвора (VGS) в выключенном состоянии. Кроме того, VTH GaN-транзисторов обычно выше, чем напряжение проводимости кремниевых диодов, что приводит к недостаткам при работе с обратной проводимостью (также известной как третий квадрант). В результате, благодаря новому транзистору CoolGaN, снижаются потери на обратную проводимость, достигается совместимость с большим количеством драйверов с высоким боковым затвором, а совместимость с контроллерами становится более широкой благодаря уменьшению мертвого времени, что значительно упрощает проектирование.

По данным Infineon, первый GaN FET с интегрированной SBD - это нормально закрытый транзистор 100 В 1,5 мОм в режиме E-Mode в корпусе PQFN 3 x 5 мм для таких приложений, как IBC для центров обработки данных, приводы двигателей, DC-DC, зарядные устройства и многое другое.

С тенденцией высокой эффективности, миниатюризации и интеллектуальности в силовых электронных системах, интеграция силовых устройств все больше ускоряется. Mitsubishi в прошлом году представила на рынок 3kV SBD встроенный SiC MOSFET модуль, а Infineon интегрированные SBD GaN транзисторы, а теперь еще и начала предоставлять инженерные образцы, я верю, что в будущем будет появляться все больше новых устройств.