采用4引腳封裝的SiC MOSFET:SCT3xxx xR系列

SCT3xxx xR系列是面向服務(wù)器用電源、太陽能逆變器和電動汽車充電站等要求高效率的應(yīng)用開發(fā)而成的溝槽柵極結(jié)構(gòu)SiC MOSFET，采用4引腳封裝。此次共推出6款機(jī)型（650V耐壓和1200V耐壓）。

SiC MOSFET：SCT3xxx xR系列的亮點

亮點1：采用溝槽柵極結(jié)構(gòu)，比平面結(jié)構(gòu)更容易實現(xiàn)微細(xì)化，因此有望實現(xiàn)更接近SiC本征特性的低導(dǎo)通電阻。

亮點2：采用4引腳封裝：TO-247-4L，可最大限度地發(fā)揮SiC MOSFET本身的高速開關(guān)性能。與以往的3引腳封裝TO-247N相比，開關(guān)損耗可降低約35％。

亮點3：提供SiC MOSFET評估板，評估板中配備了非常適用于SiC元器件驅(qū)動的柵極驅(qū)動器IC、各種電源IC及分立產(chǎn)品，可輕松評估元器件。

亮點4：SCT3xxx xR系列SiC MOSFET和評估板均已實現(xiàn)網(wǎng)售，可通過網(wǎng)售平臺購買。

4引腳封裝TO-247-4L與以往的3引腳封裝TO-247N之間的結(jié)構(gòu)差異

下圖是新采用的4引腳封裝TO-247-4L和以往的3引腳封裝TO-247N之間的結(jié)構(gòu)差異示意圖。

以往的3引腳封裝TO-247N（左）存在一個課題，即源極引腳的電感分量會引起柵極電壓下降，開關(guān)速度會降低。新推出的SCT3xxx xR系列所采用的4引腳封裝TO-247-4L（右），是柵極驅(qū)動器用的源極引腳（驅(qū)動器源極）和電力路徑用源極引腳（電源源極）分離的結(jié)構(gòu)，可降低柵極驅(qū)動的電感分量的影響。其結(jié)果是TO-247-4L封裝的SiC MOSFET比以往3引腳封裝的開關(guān)損耗更低。

4引腳封裝TO-247-4L可將開關(guān)損耗降低約35％

4引腳封裝TO-247-4L可最大限度地發(fā)揮出SiC MOSFET的高速開關(guān)性能，尤其是可以顯著改善導(dǎo)通損耗。與以往的3引腳封裝相比，導(dǎo)通損耗和關(guān)斷損耗合起來預(yù)計可降低約35％的損耗。

MOSFET通常為電壓驅(qū)動型，通過開/關(guān)柵極引腳的電壓來控制開關(guān)工作。圖1為以往（TO-247N）MOSFET的普通柵極驅(qū)動電路示例。

驅(qū)動電路中包括電路板的電感和MOSFET源極引腳的電感LSOURCE，這個參數(shù)是非常重要的考量項目。在以往的開關(guān)速度下，漏極－源極間流動的漏極電流ID的變化會產(chǎn)生電動勢，即產(chǎn)生電流的電位差。

MOSFET被施加VG并導(dǎo)通，ID增加，LSOURCE沿圖中（Ⅰ）的方向產(chǎn)生VLSOURCE。該電壓包含在導(dǎo)通時的驅(qū)動電路網(wǎng)中，如公式（1）所示，使MOSFET的導(dǎo)通動作所需的電壓VGS_INT減少，最終導(dǎo)致導(dǎo)通速度下降。

VGS_INT=VG-IG×RG_EXT-LSOURCE×dID?dt 　　…公式（1）

關(guān)斷時也是同樣的原理，由于公式（1）中的IG和dID?dt為負(fù)，因此使RG_EXT和LSOURCE電壓上升（Ⅱ），VSG_INT增加，導(dǎo)致關(guān)斷速度下降。

圖2是可消除這種電動勢影響的采用4引腳封裝TO-247-4L的MOSFET的驅(qū)動電路示例。驅(qū)動器源極引腳通過將VG信號的SOURCE側(cè)直接連接到芯片來消除該電動勢VLSOURCE的影響，從而可改善開關(guān)速度。

下圖是4引腳封裝TO-247-4L和以往的3引腳封裝TO-247N的導(dǎo)通開關(guān)特性比較（左）、導(dǎo)通/關(guān)斷的開關(guān)損耗（右）曲線圖。

從左側(cè)的開關(guān)波形圖可以看出，4引腳封裝（紅色）的VDS和IDS的切換速度明顯提高。從右側(cè)的開關(guān)損耗比較曲線圖中也同樣可以看出，4引腳封裝（紅色）的損耗更少（通過波形面積看）。

導(dǎo)通損耗和關(guān)斷損耗合起來可降低約35%的開關(guān)損耗。

適用于哪些應(yīng)用？

近年來，隨著AI和IoT的發(fā)展與普及，對云服務(wù)的需求日益增加，與此同時，在全球范圍對數(shù)據(jù)中心的需求也隨之增長。數(shù)據(jù)中心所使用的服務(wù)器正在向大容量、高性能方向發(fā)展，在這種背景下，如何降低功耗就成為一個亟需解決的課題。因此，損耗更少的SiC元器件備受矚目。SCT3xxx xR系列的性能非常適用于服務(wù)器、基站、太陽能逆變器、蓄電系統(tǒng)、電動汽車的充電站等應(yīng)用。

此次推出的產(chǎn)品陣容

此次推出的SiC MOSFET SCT3xxx xR系列共有6款機(jī)型，包括650V耐壓3款機(jī)型和1200V耐壓3款機(jī)型。如欲進(jìn)一步了解詳情，請點擊產(chǎn)品名稱的鏈接。

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產(chǎn)品名稱	漏極- 源極間電壓圧 VDS[V]	漏極- 源極間導(dǎo)通電阻 RDS(on) @25℃ [mΩ(typ.)]	漏極電流 ID@25℃ [A]	漏極損耗 PD [W]	工作溫度范圍 [℃]	封裝
SCT3030AR	650	30	70	262	-55～+175	TO-247-4L
SCT3060AR	60	39	165
SCT3080AR	80	30	134
SCT3040KR	1200	40	55	262
SCT3080KR	80	31	165
SCT3105KR	105	24	134

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使用評估板快速簡便地進(jìn)行評估

P02SCT3040KR-EVK-001是SiC MOSFET評估板，配備了非常適用于SiC元器件驅(qū)動的柵極驅(qū)動器IC（BM6101FV-C）、各種電源IC及分立產(chǎn)品，可輕松簡便地進(jìn)行元器件評估。

為了能夠在同一條件下進(jìn)行評估，該評估板不僅可以評估TO-247-4L封裝的產(chǎn)品，還可安裝并評估TO-247N封裝的產(chǎn)品。另外，使用該評估板，可進(jìn)行雙脈沖測試、Boost電路、兩電平逆變器、同步整流型Buck電路等的評估。P02SCT3040KR-EVK-001在網(wǎng)售平臺有售。詳情請參閱官網(wǎng)的支持頁面。

※電動勢：由電磁感應(yīng)、熱電效應(yīng)、光電效應(yīng)及化學(xué)反應(yīng)等引起的電位差。本文中是指由電磁感應(yīng)引起的電位差。

審核編輯?黃宇

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