40mΩ Siliziumkarbidtransistor schaltet 1.200V und 50A

Ungewöhnlich für SIC-Transistoren ist das Gate vollständig kompatibel mit vorhandenen IGBT-Treibern und verfügt über eine 5-V-Gate-Schwelle, um versehentliche Einschaltprobleme zu vermeiden, die mit den unteren Schwellenwerten von SiC-MOSFETs verbunden sind.

Namens UJ3C120040K3SDie Gate-Eigenschaften des TO-247 beruhen auf dem kaskadengeschalteten Paar im TO-247-Gehäuse - eine Technologie, die ursprünglich bei frühen SiC-Leistungstransistoren üblich war, bevor SiC-Mosfets immer beliebter wurden.

Bei dieser Art von Kaskode wird ein Hochspannungs-SiC-JFET von einem Niederspannungs-Silizium-Mosfet betrieben (siehe Diagramm) - es ist das herkömmliche Silizium-Mosfet-Gate, das mit der Außenwelt verbunden ist.

UnitedSiC, ein Spin-out der Rutgers University mit jahrelanger SiC-Forschung, setzt sich für SiC-JFETs ein, da die Technologie weitaus weniger SiC-Fläche benötigt als ein vergleichbares SiC-Mosfet und keine speziellen Treiber benötigt. Es ist Argumente werden hier vorgestellt.

Im Gegensatz zu einigen anderen Kaskode-Bausteinen hat das Unternehmen keinen handelsüblichen Si-Mosfet-Chip integriert, sondern einen kundenspezifischen Baustein entwickelt, der den Anforderungen seines SiG-JFET entspricht - auch ein kundenspezifisches Design. Im JFET ist die Source-Drain-Kapazität sehr niedrig ausgelegt, um eine Überspannung des Mosfet-Drain während des Schaltens zu verhindern - eine Möglichkeit mit schlecht gepaarten Kaskoden.

Im Vergleich zu früheren Geräten, sagte Anup Bhalla von der Firma vp engineering gegenüber Electronics Weekly, hat sich der Wärmewiderstand des Gehäuses halbiert - der Widerstand zwischen Übergang und Gehäuse beträgt jetzt typischerweise 0,27 ° C / W - bis zu 65 A können bei 25 ° C und einer Temperatur von 175 A verarbeitet werden auch Impulse sind möglich.

Cascode-Schalter haben den Nachteil, dass sie schnell schalten und manchmal EMV-Probleme durch hohe Werte für dV / dt und dI / dt verursachen.

In diesem Fall, so Bhalla, wurde das Kaskodenpaar so konstruiert, dass es in einem Geschwindigkeitsbereich schaltet, der den Eigenschaften des Gehäuses und den vorgesehenen Anwendungen entspricht: Leistungsfaktorkorrektur (PFC), aktive Eingangsgleichrichter, LLC-Wandler und Phasenverschiebung Vollbrücken-Konverter.

Eine Reihe von Geschwindigkeitsanpassungen ist durch Ändern des Gate-Ansteuerungswiderstands möglich, allerdings nicht so stark wie bei einem SiC-Mosfet oder einem Si-IGBT.

Für andere Anwendungen, wie sie auftreten, kann UltraSiC schnellere oder langsamere Geräte entwickeln - von etwas, um Motorwicklungen bei 10 kHz auf Geräte umzuschalten, die mit GaN-Leistungs-HEMTs ausgestattet sein können, sagte Bhalla.

Das Unternehmen habe seine früheren Geräte unter anderem für Ladegeräte für Elektrofahrzeuge und Photovoltaik-Wechselrichter entwickelt und sie aufgrund ihrer Gate-Eigenschaften als Ersatz für Si-IGBTs, Si-Mosfets und SiC-Mosfets beliebt gemacht Bewertung und Produktion.

Es wird keine externe inverse Paralleldiode benötigt, und der Spannungsabfall in Sperrrichtung an den eingebauten Strukturen, die schnell und für vollen Strom ausgelegt sind, beträgt ~ 1,5 V - weniger als bei SiC Schottlys, fügte Bhalla hinzu.

Ein zweites Mitglied der ebenfalls neuen UJ3C1200-Serie ist der UJ3C120080K3S, die der obigen 40K3S im Großen und Ganzen ähnlich ist, aber einen Einschaltwiderstand von 80 mΩ und eine geringere Strombelastbarkeit aufweist.

UnitedSiC wird die 1.200-V-Geräte auf der PCIM 2018 auf dem Ecomal Europe-Stand (7-406) zeigen und an zwei Podiumsdiskussionen in Halle 6, Stand 155 teilnehmen.

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