CoolSiC™ MOSFET Gen2性能综述

英飞凌新发布了CoolSiC MOSFET Gen2系列产品，单管有D2PAK-7L表贴式和TO-247-4HC高爬电距离通孔式两种封装形式。与上一代产品相比，英飞凌全新的CoolSiC MOSFET 650V和1200V Gen2技术在确保质量和可靠性的前提下，进一步提升了MOSFET的主要性能指标，拥有更高的效率和功率密度。Gen2SiC性价比提高了15%，是各种工业应用的理想之选。

G2主要有以下几方面优势：

业界最低Rdson*A

单位面积电阻Rdson*A是评价SiC MOSFET技术先进程度的重要性能指标。CoolSiC Gen2采用英飞凌独特的非对称沟槽栅结构，采用特殊晶面取得最低的界面态密度和氧化层陷阱，保证最高的沟道载流子迁移率，从而尽可能降低导通电阻，非对称的深P阱形成增强型体二极管，增强了体二极管的抗浪涌能力。G2在G1的基础上，进一步缩小了元胞尺寸，同时优化了纵向结构及掺杂形貌，单位面积导通电阻业界最低，单芯片最低可达7mΩ。导通电阻Rdson范围更宽，7mΩ到78mΩ之间共有9档产品，同时档位划分更加细腻。

更低的损耗

CoolSiC G2通过改进元胞结构，优化寄生电容，展现了卓越的优值系数（FOM），开关损耗得到了显著改善，是SiC市场上最优秀的产品之一。

FOM：RDSON*Qg，更低的优值带来更低的驱动电路损耗

FOM：RDSON*QGD，更低的优值在硬开关应用中带来更低损耗

FOM：RDSON*Eoss，更低的优值在轻载工况中带来更低的损耗

FOM：RDSON*QOSS，更低的优值在软开关应用中带来更低损耗。

更低的优值使得G2开关损耗更低。因此，在高开关频率条件下，G2的电流能力更加出众，性能优于G1和同类竞争对手。

更好的热性能

CoolSiC MOSFET G2的最大工作结温从过去的175摄氏度提高到了200摄氏度，可以在200℃的结温下累计运行100小时，这意味着客户有了更大的结温裕量，可以在过载条件下进行开发设计，这是上一代产品所不能做到的。

除了芯片性能的改进，CoolSiC MOSFET 1200 V G2单管产品全线采用了改进的.XT扩散焊。.XT采用扩散焊技术，与标准焊接相比，极大程度地降低了焊料层厚度，降低了结壳热阻。与标准焊接技术相比，G2改进的.XT互联技术能够降低30%的热阻，与G1 .XT技术相比，G2改进的.XT扩散焊可以降低7%的热阻。

更高的可靠性

在进一步降低导通电阻的同时，G2依然保留了短路能力。G2单管产品保证2us的短路时间，精心调制退饱和电路能够使得器件2us之内关断，从而使系统运行更可靠。

很小的VGS(th)和传输特性的离散性以及较低的负温度系数，可增强并联操作的可靠性和易用性

增强的抗寄生导通能力，增强了对抗米勒效应的可靠性，允许单极驱动(0V栅极电压)

测试实例

使用G1 IMZA120R030M1H和G2 IMZC120R026M2H以及同等级的竞争产品，在solar boost拓扑中实测进行，diode D1选取1200V肖特基二极管，测试条件如下表所示。

Test Conditions (Buck mode)

fsw= 60 kHz

RG= 2.3 Ω, VGS= -3/18V

VDC= 780 V

Duty = 60 %

IDCmax= 21 A

Tamb= 25°C, Fan cooling

从测试结果可以看出，G2 IMZC120R026M2H最高效率可达99.09%，优于G1及竞争对手。在保持最高效率的同时，G2 IMZC120R026M2H最高结温也仅有73.4℃，比最恶劣的competitor 3的112.5℃低了将近40℃。

总结

CoolSiC MOSFET 1200V G2技术领先于业界，是速度更快、损耗更小、散热更好且更加耐用可靠的器件。这为光伏、储能、直流电动汽车充电、电机驱动和工业电源等功率半导体应用领域的客户带来了巨大优势。与前几代产品相比，采用CoolSiC G2的电动汽车直流快速充电站最高可减少10%的功率损耗，并且在不影响外形尺寸的情况下实现更高的充电功率。基于CoolSiC G2器件的牵引逆变器可进一步增加电动汽车的续航里程。在可再生能源领域，采用CoolSiC G2的太阳能逆变器可以在保持高功率输出的同时实现更小的尺寸，从而降低每瓦成本。