【導(dǎo)讀】由于碳化硅（SiC）器件的低導(dǎo)通損耗和低動(dòng)態(tài)損耗，英飛凌CoolSiC? MOSFET越來(lái)越多地被用于光伏、快速電動(dòng)車(chē)充電基礎(chǔ)設(shè)施、儲(chǔ)能系統(tǒng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)等工業(yè)應(yīng)用。但與此同時(shí)，工程師也面臨著獨(dú)特的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。實(shí)現(xiàn)更小的外形尺寸，同時(shí)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(shù)與SiC技術(shù)提供了一個(gè)解決方案。
幸運(yùn)的是，客戶(hù)可以通過(guò)使用具有低導(dǎo)通電阻（RDS(ON)）的新型1200V CoolSiC? MOSFET來(lái)實(shí)現(xiàn)性能飛躍。這種新產(chǎn)品在TO247封裝中實(shí)現(xiàn)了.XT技術(shù)，有7mΩ,14mΩ,20mΩ ,40mΩ四種不同阻值。由于.XT技術(shù)降低了結(jié)到外殼的熱阻（RthJC），因此可以在保持相同的溫升時(shí)輸出更大的電流，或者在結(jié)溫上升較低時(shí)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(shí)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(zhǎng)了器件的使用壽命。
如何用SiC MOSFET實(shí)現(xiàn)更大的輸出功率
為了使具有相同導(dǎo)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(shù)通過(guò)一種被稱(chēng)為擴(kuò)散焊接的工藝，改進(jìn)了的芯片和封裝基板之間的焊接技術(shù)。與以前的標(biāo)準(zhǔn)焊接技術(shù)相比，新改進(jìn)的.XT連接技術(shù)將焊料層的厚度減少到以前的五分之一（圖1）。同時(shí)，擴(kuò)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(shù)
如圖2所示，使用擴(kuò)散焊接時(shí)，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(biāo)準(zhǔn)焊接之間的RthJC比較
舉一個(gè)具體的例子，我們通過(guò)一個(gè)三相逆變器的應(yīng)用來(lái)看看熱阻（RthJC）減少的真正影響。可以看到，僅僅通過(guò)使用.XT技術(shù)，你就可以將虛擬結(jié)溫升（ΔTvj）降低約15攝氏度。如果你保持最大虛擬結(jié)溫（Tvjmax）不變，輸出功率可能會(huì)相應(yīng)增加15%。
圖3：.XT互連和標(biāo)準(zhǔn)焊接器件最大結(jié)溫度（Tvjmax）
如何利用.XT技術(shù)提高功率循環(huán)能力
你可能更好奇.XT技術(shù)如何提高功率循環(huán)能力。我們看到，在上述條件下，.XT技術(shù)可以將虛擬結(jié)溫升（ΔTvj）降低15攝氏度。根據(jù)英飛凌的AN2019-05，對(duì)于重復(fù)的結(jié)溫波動(dòng)(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(shù)降低了虛擬最大結(jié)溫（Tvjmax），那么減少的ΔTvj將給器件帶來(lái)更少的壓力，最終延長(zhǎng)其在系統(tǒng)中的使用壽命和可靠性。
因此，通過(guò)在全新的，低導(dǎo)通電阻（RDS(ON)）的1200V CoolSiC? MOSFET中使用.XT技術(shù)，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(zhǎng)的使用壽命。這些特性可以在光伏、電動(dòng)車(chē)快充設(shè)施、儲(chǔ)能系統(tǒng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)等應(yīng)用中展現(xiàn)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)，相同的外形尺寸下性能可以得到大大提升。
來(lái)源：英飛凌
原創(chuàng)：Elvis Shi
翻譯：陳子穎
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