深入解析安森美 SiC Combo JFET 技术特性与应用优势
出处:网络整理 发布于:2025-06-26 16:34:27
在当今电子技术飞速发展的时代,功率器件的性能对于众多应用场景的高效运行起着关键作用。安森美具有卓越 RDS (on)*A 性能的 SiC JFET,特别适用于需要大电流处理能力和较低速度的应用,如固态和大电流开关系统。碳化硅(SiC)作为一种具有优异材料特性的,与 JFET 的高效结构相结合,使得该器件可实现更低的导通电阻和更佳的热性能。这一特性使其非常适合需要多个器件并联以高效管理大电流负载的应用场景。在这类场景中,多个器件并联时,较低的导通电阻能够减少能量损耗,提高系统效率;而良好的热性能则可以保证器件在长时间工作时的稳定性和可靠性。
对于需要常关器件的应用,可以将低压硅(Si)MOSFET 与常开碳化硅(SiC)JFET 串联使用,以创建共源共栅(cascode)结构。在这种设置中,SiC JFET 负责处理高电压,而 Si MOSFET 提供常关功能。这种组合充分利用了 SiC JFET 的高性能以及 Si MOSFET 易于控制的优点。安森美 Combo JFET 将一个 SiC JFET 和一个低压 Si MOSFET 集成到一个封装中,在满足小尺寸需求的同时,还具有高性能的常关特性。此外,通过各种栅极驱动配置,该 Combo JFET 还提供了诸如与具有 5V 阈值的硅器件的栅极驱动兼容性、更高可靠性和简化速度控制等优势。
Combo JFET 将一个 SiC JFET 和一个低压 Si MOSFET 集成到一个封装中,SiC JFET 和低压 MOSFET 的栅极均可使用。由于 JFET 和低压 MOSFET 栅极均可使用,Combo JFET 具有多种优势。这些优势包括过驱动(overdrive)时 RDS (on) 降低,通过外部 cascode 简化栅极驱动电路,通过 JFET 栅极电阻调节开关速度,以及通过测量栅极 - 源极压降来监测 JFET 结温。过驱动时 RDS (on) 降低可以进一步提高器件的效率,减少功率损耗;而通过调节开关速度,可以根据不同的应用需求优化系统性能。
在动态特性方面,通过调整 Combo JFET 配置中的 JFET 栅极电阻,可实现出色的速度可控性。这带来了诸多优势,如通过降低关断速度来减少电压过冲,可加强电路保护,尤其是短路保护;并且易于并联,在开关损耗和动态电流平衡之间实现了出色的权衡。在功率循环方面,功率器件的可靠性及寿命评估对于提高系统可靠性和延长使用寿命至关重要,尤其是对于新兴的宽禁带(WBG)半导体(如 SiC、GaN 等)而言。功率热循环测试是一种加速测试方法,被测器件(DUT)频繁地开关,使其结温以一种受控的方式循环变化。在堆叠结构中,Si MOSFET 位于 SiC JFET 之上,连接到 Si MOSFET 的源极金属化层。由于硅的硬度低于碳化硅,在功率循环过程中产生的热机械应力显著减少,从而使功率循环寿命延长至原来的 2 倍。此外,无论是从 Si MOSFET 到 SiC JFET,还是从 SiC JFET 到散热焊盘,都采用了银烧结裸片贴装(silver sinter die - attach)技术,相比现今广泛使用的焊接裸片贴装(solder die - attach,常见于 SiC 分立器件),进一步增强了可靠性。
在栅极控制方法上,用于固态断路器的 Combo JFET 有两种主要控制方法:准 cascode 驱动模式和直接驱动模式。对于大功率开关模式应用,除了上述两种控制方法外,还开发并推荐使用 ClampDRIVE,或者采用简单的栅极控制方法,用单个 JFET 栅极电阻来调整其开关速度。
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