【導讀】由于碳化硅（SiC）器件的低導通損耗和低動態(tài)損耗，英飛凌CoolSiC? MOSFET越來越多地被用于光伏、快速電動車充電基礎設施、儲能系統(tǒng)和電機驅動等工業(yè)應用。但與此同時，工程師也面臨著獨特的設計挑戰(zhàn)。實現(xiàn)更小的外形尺寸，同時保持功率變換系統(tǒng)的散熱性能，是相互矛盾的挑戰(zhàn)，但英飛凌創(chuàng)新的.XT技術與SiC技術提供了一個解決方案。
幸運的是，客戶可以通過使用具有低導通電阻（RDS(ON)）的新型1200V CoolSiC? MOSFET來實現(xiàn)性能飛躍。這種新產(chǎn)品在TO247封裝中實現(xiàn)了.XT技術，有7mΩ,14mΩ,20mΩ ,40mΩ四種不同阻值。由于.XT技術降低了結到外殼的熱阻（RthJC），因此可以在保持相同的溫升時輸出更大的電流，或者在結溫上升較低時保持相同的電流能力。也有可能在兩者之間取得平衡，從而實現(xiàn)極低的溫升和大的輸出電流，這不僅提高了系統(tǒng)的輸出電流能力，而且延長了器件的使用壽命。
如何用SiC MOSFET實現(xiàn)更大的輸出功率
為了使具有相同導通電阻(RDS(ON))的SiC MOSFET在系統(tǒng)中具有更大的輸出功率能力，最直接的方法是降低器件的熱阻(RthJC)。
.XT技術通過一種被稱為擴散焊接的工藝，改進了的芯片和封裝基板之間的焊接技術。與以前的標準焊接技術相比，新改進的.XT連接技術將焊料層的厚度減少到以前的五分之一（圖1）。同時，擴散焊接也大大降低了空洞的概率，這直接有利于熱阻（RthJC）的降低。
圖1：.XT的分立器件的互連技術
如圖2所示，使用擴散焊接時，在相同的芯片尺寸下，最大熱阻（RthJC）可以減少24%，使器件的功率輸出更大或溫升更低。
圖2:.XT連接和標準焊接之間的RthJC比較
舉一個具體的例子，我們通過一個三相逆變器的應用來看看熱阻（RthJC）減少的真正影響。可以看到，僅僅通過使用.XT技術，你就可以將虛擬結溫升（ΔTvj）降低約15攝氏度。如果你保持最大虛擬結溫（Tvjmax）不變，輸出功率可能會相應增加15%。
圖3：.XT互連和標準焊接器件最大結溫度（Tvjmax）
如何利用.XT技術提高功率循環(huán)能力
你可能更好奇.XT技術如何提高功率循環(huán)能力。我們看到，在上述條件下，.XT技術可以將虛擬結溫升（ΔTvj）降低15攝氏度。根據(jù)英飛凌的AN2019-05，對于重復的結溫波動(ΔTvj)，我們可以從功率循環(huán)曲線中讀出該器件可以承受多少數(shù)量的循環(huán)周次。如果.XT技術降低了虛擬最大結溫（Tvjmax），那么減少的ΔTvj將給器件帶來更少的壓力，最終延長其在系統(tǒng)中的使用壽命和可靠性。
因此，通過在全新的，低導通電阻（RDS(ON)）的1200V CoolSiC? MOSFET中使用.XT技術，以降低熱阻RthJC，不僅可以獲得更大的功率輸出，還可以在系統(tǒng)中獲得更長的使用壽命。這些特性可以在光伏、電動車快充設施、儲能系統(tǒng)和電機驅動等應用中展現(xiàn)關鍵優(yōu)勢，相同的外形尺寸下性能可以得到大大提升。
來源：英飛凌
原創(chuàng)：Elvis Shi
翻譯：陳子穎
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