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SiC电源技术及其功率元件的组装与散热管理

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资料介绍

　　先进SiC元件的电流与功率密度考量

　　SiC萧特基二极体。自2001年首度发表以来已经进展好几代了，每个世代产品都带来功率密度的进一步提升。自2006年起，英飞凌开始将Merged-Pin-Schottky（MPS）结构用于600/650V二极体，主要是为了提供足够的突波电流功能。市场上的其他元件皆设计为接面能障萧特基二极体（JBS）;从设计观点来看，其配置是类似的，差异在于JBS的主要目的是在反向模式中隔离电场与萧特基介面，以维持较低漏电流，而MPS的主要目的则是提供突波电流。在这些二极体中，只有部分的有效区用于电流;其余部分是被动的，在MPS的操作仅有很短的时间（脉衝模式）。因此电流密度再次呈现局部提升，如图1所示以MPS二极体的基本塬理为範例。

　　图1：英飞凌近几代650V MPS二极体（G3与G5产品）的电流密度

　　目前数据显示已接近硅晶功率元件的最高电流密度，已知这是低电压电晶体的数据（例如在1300A/cm2时约25V）。考量在作业温度下的压降（可能会是》2V），如果能在接面与外壳之间有效散热，显然》2kW/cm2功率密度的晶片所产生的热将获得有效散热。

　　现代元件设计的另一个方向是降低晶片厚度。在SiC元件的垂直面，有效层仅有几微米（um）厚，因此其下方的其他材料仅增加晶片的（差动）导通电阻与热阻。因此，将晶片的厚度尽可能降至最小是合理的，这通常由製造时的处理能力加以定义。英飞凌在第5代二极体（G5）推出薄型（110um）晶圆装置，提供更进一步的功率密度，如图2所示。

　　 SiC电源技术及其功率元件的组装与散热管理