【導讀】由于碳化硅（SiC）器件的低導通損耗和低動態損耗，英飛凌CoolSiC? MOSFET越來越多地被用于光伏、快速電動車充電基礎設施、儲能系統和電機驅動等工業應用。但與此同時，工程師也面臨著獨特的設計挑戰。實現更小的外形尺寸，同時保持功率變換系統的散熱性能，是相互矛盾的挑戰，但英飛凌創新的.XT技術與SiC技術提供了一個解決方案。
幸運的是，客戶可以通過使用具有低導通電阻（RDS(ON)）的新型1200V CoolSiC? MOSFET來實現性能飛躍。這種新產品在TO247封裝中實現了.XT技術，有7mΩ,14mΩ,20mΩ ,40mΩ四種不同阻值。由于.XT技術降低了結到外殼的熱阻（RthJC），因此可以在保持相同的溫升時輸出更大的電流，或者在結溫上升較低時保持相同的電流能力。也有可能在兩者之間取得平衡，從而實現極低的溫升和大的輸出電流，這不僅提高了系統的輸出電流能力，而且延長了器件的使用壽命。
如何用SiC MOSFET實現更大的輸出功率
為了使具有相同導通電阻(RDS(ON))的SiC MOSFET在系統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技術通過一種被稱為擴散焊接的工藝，改進了的芯片和封裝基板之間的焊接技術。與以前的標準焊接技術相比，新改進的.XT連接技術將焊料層的厚度減少到以前的五分之一（圖1）。同時，擴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
如圖2所示，使用擴散焊接時，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連接和標準焊接之間的RthJC比較
舉一個具體的例子，我們通過一個三相逆變器的應用來看看熱阻（RthJC）減少的真正影響。可以看到，僅僅通過使用.XT技術，你就可以將虛擬結溫升（ΔTvj）降低約15攝氏度。如果你保持最大虛擬結溫（Tvjmax）不變，輸出功率可能會相應增加15%。
圖3：.XT互連和標準焊接器件最大結溫度（Tvjmax）
如何利用.XT技術提高功率循環能力
你可能更好奇.XT技術如何提高功率循環能力。我們看到，在上述條件下，.XT技術可以將虛擬結溫升（ΔTvj）降低15攝氏度。根據英飛凌的AN2019-05，對于重復的結溫波動(ΔTvj)，我們可以從功率循環曲線中讀出該器件可以承受多少數量的循環周次。如果.XT技術降低了虛擬最大結溫（Tvjmax），那么減少的ΔTvj將給器件帶來更少的壓力，最終延長其在系統中的使用壽命和可靠性。
因此，通過在全新的，低導通電阻（RDS(ON)）的1200V CoolSiC? MOSFET中使用.XT技術，以降低熱阻RthJC，不僅可以獲得更大的功率輸出，還可以在系統中獲得更長的使用壽命。這些特性可以在光伏、電動車快充設施、儲能系統和電機驅動等應用中展現關鍵優勢，相同的外形尺寸下性能可以得到大大提升。
來源：英飛凌
原創：Elvis Shi
翻譯：陳子穎
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