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实现98%以上的效率的碳化硅双极结型晶体管

发布时间:2012-11-28 责任编辑:easonxu

【导读】飞兆推出适合功率转换系统的碳化硅双极结型晶体管,可实现98%以上的效率、电流密度和可靠性,更高的开关频率,在相同尺寸的系统,输出功率提升40%。电感、电容和散热片更小,PCB空间减少30~50%,系统总体成本降低20%。


飞兆半导体近日发布了可提高功率转换系统能效的碳化硅(SiC) 双极结型晶体管(BJT)。该系列BJT采用TO-247、TO258及裸片封装。适于工业电机驱动器、几十kW级DC-DC转换器、新能源汽车、风能、光伏逆变器及井下作业等应用。

SiC BJT的主要特性包括:

①1200V功率转换开关,开关、传导及驱动器损耗低,对于TO-247封装,25℃下,15A及50A电流时的Ron分别为57mΩ和17mΩ;直流增益>70。

②直接驱动:常关功能降低了风险和复杂度,并减少了限制性能的设计;稳定的基极输入,对过压/欠压峰值不敏感,在较低驱动电压VBE(SAT)=3.5V下,也可打开;较宽的开关电压窗口。

③额定工作温度高:Tj=175℃;由于RON具有正温度系数,增益具有负温度系数,因此易于并联;稳定持久的Vbe正向电压和反向阻隔能力。漏电流低于10μA。

④开关速度约20ns;开关行为与温度无关;没有IGBT拖尾电流。

SiC BJT比Si IGBT有更大技术优势(见图1),“这种优势也将决定今后的市场份额比例。”飞兆亚太区市场营销副总裁蓝建铜指出。5kW升压电路SiC 器件性能比较如图2所示。150℃时的电压与电流特性曲线,25℃和150℃下的开关损耗如图3所示。

SiC BJT与Si IGBT的比较
图1:SiC BJT与Si IGBT的比较

SiC BJT与Si IGBT的比较
图2 5kW升压电路SiC器件性能比较

150℃时的电压与电流特性曲线
图3:150℃时的电压与电流特性曲线,25℃和150℃下的开关损耗

蓝建铜表示,SiC双极结型晶体管(BJT)系列可实现98%以上的效率、电流密度和可靠性,更高的开关频率,这是因为传导和开关损耗较低(30-50%),在相同尺寸的系统,输出功率提升40%。电感、电容和散热片更小,PCB空间减少30~50%,系统总体成本降低20%。

另外,飞兆开发的即插即用分立式驱动器电路板(15A和50A)与SiC BJT配合使用时,能够在减少开关损耗和增强可靠性的基础上提高开关速度。蓝建铜透露,2013年将开发出集成度更高的SiC BJT驱动器芯片。

不过他指出:“由于目前的工艺问题造成良率不高,SiC器件价格比Si材料的IGBT贵10倍左右。市场拐点将出现在2015年,届时价格有望降到现在的50%。”

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