解读UnitedSiC第四代SiC FET——RDS(on)最小仅为6mΩ
日前，UnitedSiC宣布发布仅为6mΩ导通电阻（RDS(on)）的SiC器件，从而响应了电源设计人员对更高性能、更高效率的SiC FET的追求。同时UnitedSiC还宣布了一系列不同导通电阻的SiC器件，从而满足客户的多元化需求。这也是2020年UnitedSiC发布首款第四代SiC FET之后的一次重大更新。
UnitedSiC亚太区销售副总裁刘鲁伟和亚太区FAE经理Richard Chen接受了EEWORLD专访，解读了UnitedSiC第四代SiC FET全系列产品线的特点。全新第四代SiC器件支持750V耐压，可以更好地应对电动汽车等高压母线工作不稳定的极端状况下。
全新的750V SiC FET系列
UnitedSiC此次发布了9种新器件/封装选项，额定值为6、9、11、23、33和44mΩ。所有器件均有采用TO-247-4L封装的方案，同时18、23、33、44和60mΩ器件还提供了采用TO-247-3L封装的方案。这一750V扩展系列与现有的18和60mΩ器件相辅相成，其为设计人员提供了更多的器件方案，实现了更大的设计灵活性，因此可实现最佳的性价比权衡，同时保持充足的设计裕度和电路鲁棒性。
如图所示，根据不同导通电阻和封装形式，目前UnitedSiC已经推出了多达13种产品组合。
刘鲁伟特别强调，UnitedSiC高性能 FET 基于独特的共源共栅配置，其中高性能 SiC 快速 JFET 与共源共栅优化的 Si-MOSFET 共同封装，从而可以确保栅极驱动兼容典型的SiC MOSFET，Si IGBT 以及Si MOSFET驱动，因此设计改动较小，可以支持快速灵活的产品替代。同时，该结构的产品良率及成本及可靠性也较之传统SiC MOSFET有了进一步提高。
Richard也强调，UnitedSiC更广泛的SiC产品组合，可以针对客户在不同功率等级下的能耗、成本或散热进行优化，从而提高设计灵活度。
如图，UnitedSiC不同的RDS(on)细分产品系列，可以帮助客户针对具体应用场景从效率、成本和散热角度进行优化
与此同时，为了配合客户选型，UnitedSiC还推出了FET-Jet计算器2.0。该计算器集成了26中典型拓扑结构，对于首次采用SiC或者正寻找最适合不断改进的设计的工程师而言，这个计算器能快速简单地评估UnitedSiC FET在各种功率拓扑结构中的表现，从而避免浪费时间为不适合的器件创建高级模拟，进而加快研发速度。
同时，6mΩ器件还具有业界最优的5μs短路耐受能力，配合驱动器短路防护功能从而可以更好地保护功率器件。
如图，6mΩ的UJ4SC075006K4S SiC FET具有业界最优的5μs短路耐受能力
第四代SiC FET全方位比较
如图所示，同目前业界主流的SiC FET比较，UnitedSiC在650V和750V产品中，都具有最佳RDSon表现。
Richard以多组实测数据，解读了UnitedSiC第四代SiC的功耗优势。Richard表示，尽管第四代SiC是750V产品，但由于实现了更低的RDS(on)，因此根据实际测试结果，无论是硬开关还是软开关情况下，导通损耗相比业界650V产品均有大幅降低。
如果以RDS(on)×A指标衡量，第4代SiC FET在高低裸片温度下均可达到市场最低值。RDS(on)×EOSS/QOSS这一FoM在硬开关应用中很重要，第4代SiC FET的这个值是最接近的竞争对手值的一半。RDS(on)×COSS(tr)这一FoM则在软开关应用中至关重要，如果将UnitedSiC额定电压为750V的器件与竞争对手额定电压为650V的器件相比，前者的这个值比后者低约30%。对于硬开关应用，SiC FET的集成体二极管在恢复速度和正向压降方面优于竞争对手的Si MOSFET或SiC MOSFET技术。
Richard表示，第三代SiC产品根据软硬开关分别进行了优化，而第四代产品的优异性能可以同时满足软硬开关的不同需求。
“目前实际测试结果显示，UnitedSiC第四代SiC的RDS(on)特性已经非常接近材料特性的极限，实现了真正的完美开关。”Richard说道。
第四代SiC的广阔应用空间
第四代SiC凭借其优异性能和差异化组合，可广泛应用于电动汽车、IT基础设施等对性能、效率要求极高的领域。
首先针对电动汽车领域，为了减少功率损耗并减轻重量，高压母线在不断提高，普通轿车正在从400V提升到500V甚至更高，750V的SiC具有足够的设计余量，以满足更高电压的需求。
针对最主要的牵引逆变器应用，采用第四代SiC之后，相比750V IGBT系统效率，在满负载状态下损耗仅为此前的1/3，在大多数轻载或中载场合时损耗仅为IGBT的1/5~1/6。
另外一种主流应用是针对断路器，传统机械式断路器体积庞大，系统复杂，并且需要去弧装置等，而通过SiC MOSFET与JFET实现的电子断路器，不需要去弧等电路，因此可以实现小体积与高效率的完美结合。类似在电动汽车无线充电等概念市场中，UnitedSiC的第四代产品也可以实现更好的表现。
另外针对it基础设施的部分，由于UnitedSiC产品采用特有的Casecode结构，因此驱动与超结MOSFET的驱动兼容，客户可以在现有的设计基础下直接切换到SiC，实现效率的提升。
根据UnitedSiC针对图腾柱PFC以及DC/DC LLC的实际测试结果显示，采用SiC都可以实现极高的效率水平。
图腾柱PFC实际测试结果，根据不同的负载应用，可以选择不同的RDS(on)，从而实现最佳效率表现。
同超结MOSFET相比，SiC在任何负载情况下，性能都远优于传统硅器件
第四代SiC FET将进一步降低应用门槛
由于硅器件特性限制，传统MOSFET在提升效率的进展上越来越慢，而宽禁带半导体由于其高频，耐高温，耐高压等特性，非常适合不断追求效率的电动汽车、IT基础设施等应用。
随着UnitedSiC第四代SiC器件的发布，其独特的架构、更好的RDS(on)、更高的耐压及鲁棒性、更丰富的产品组合以及更好的性价比，不断降低SiC应用的门槛。同时，刘鲁伟也强调UnitedSiC也正在积极地进行资本投入，以优化产能从而满足客户的量产需求。
