在《意法半導(dǎo)體新能源功率解決方案：從產(chǎn)品到應(yīng)用，一文讀懂（上篇）》文章中，我們著重介紹了ST新能源功率器件中的傳統(tǒng)IGBT和高壓MOSFET器件，讓大家對(duì)其在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用有了一定了解。接下來(lái)，本文將聚焦于ST的SiC、GaN等第三代半導(dǎo)體產(chǎn)品以及其新能源功率解決方案。

碳化硅MOSFET

ST提供豐富的碳化硅器件，到目前共三代產(chǎn)品。第三代器件產(chǎn)品非常豐富，支持650V/750V/900V/1200V，重點(diǎn)產(chǎn)品包括650V/14-55mΩ的不同封裝器件、1200V/15-75mΩ不同封裝器件。最新推出的2200V/31mΩ特高壓SiC MOSFET，特別適合1500V光伏系統(tǒng)應(yīng)用。

ST還為碳化硅器件提供豐富的封裝類型。除傳統(tǒng)的TO247三腳、四腳封裝，還包括TO-LL、HU3PAK等新型封裝。

650V/（40mΩ、55mΩ、27mΩ、14mΩ）碳化硅TO-LL封裝器件都已量產(chǎn)，適合高頻、高功率密度的服務(wù)器電源、儲(chǔ)能應(yīng)用，同時(shí)Kelvin引腳支持15V驅(qū)動(dòng)。

HU3PAK器件采用頂部散熱形式，可支持650V、1200V，同時(shí)獲得ACQ101認(rèn)證，除工業(yè)應(yīng)用外，也適合車載應(yīng)用，已在車載OBC和DC/DC及光伏儲(chǔ)能領(lǐng)域有成熟用例。

除分立器件，ST還提供針對(duì)不同功率應(yīng)用的SiC模塊產(chǎn)品。ACEPACK DMT-32和ACEPACK SMIT是介于模塊和單管間的一種塑封小模塊，適合30kW10kW及以下的功率密度較高的應(yīng)用；中等規(guī)模的ACEPACK1&2適合光伏儲(chǔ)能應(yīng)用；150kW大模塊主要針對(duì)汽車電驅(qū)應(yīng)用。

ACEPACK SMIT比較靈活，可在內(nèi)部封裝半橋或做成單管，2500V的電氣隔離可簡(jiǎn)化裝配，內(nèi)部集成DBC隔離頂部散熱，適合功率密度和效率較高的應(yīng)用。

ACEPACK1&2包括全橋、半橋、三相橋等很多產(chǎn)品，如全橋1200V/8mΩ、半橋1200V/6mΩ模塊、T型1200V/12mΩ等。

碳化硅二極管和整流器

ST碳化硅二極管和整流產(chǎn)品包括三類：200V以上不同開(kāi)關(guān)速度的快恢復(fù)二極管，650和1200V碳化硅二極管，及小于200V的肖特基功率管。

ST碳化硅二極管電流等級(jí)覆蓋2-40A，電壓等級(jí)在650/1200V，主要分為兩個(gè)系列，都提供工業(yè)和汽車兩種等級(jí)產(chǎn)品：

?側(cè)重于導(dǎo)通壓降VF的Blank系列，650V/8-40A

?沖擊電流IFSM較大的H系列，650/1200V，2-40A

導(dǎo)通壓降VF和沖擊電流IFSM是兩個(gè)重要參數(shù)。最新推出的G系列兼具VF和IFSM優(yōu)勢(shì)，在低VF基礎(chǔ)上提升了IFSM，同時(shí)在IFSM與H系列基本一致情況下，對(duì)VF值進(jìn)行了優(yōu)化。目前，G系列TO-220和D2PAK封裝產(chǎn)品，以及其他最新產(chǎn)品都在開(kāi)發(fā)當(dāng)中。

G系列1200V產(chǎn)品相對(duì)于H系列1200V產(chǎn)品，在保持VF值基本相似的基礎(chǔ)上，對(duì)IFSM做了較大提升。如下圖所示，H系列的沖擊電流通常是平均電流的6-8倍之間，G系列可達(dá)到10倍以上，可靠性和效率表現(xiàn)都出色。

ST快恢復(fù)二極管不同的產(chǎn)品系列針對(duì)不同開(kāi)關(guān)頻率的應(yīng)用：

?MC/HC系列：0-20kHz低頻

?AC/RQ系列：20-40kHz

?R/M系列：高頻

更高頻率應(yīng)用可選擇碳化硅二極管。LLC輸出應(yīng)用主要推薦RQ系列。它實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)通損耗和開(kāi)關(guān)損耗的均衡，常用在通信電源、服務(wù)器電源和充電樁輸出中。

氮化鎵器件

ST的氮化鎵產(chǎn)品具有很多優(yōu)勢(shì)：開(kāi)關(guān)速度快，漏電流小，導(dǎo)通壓降較低，特別適合高效率、高開(kāi)關(guān)頻率應(yīng)用，硬開(kāi)關(guān)應(yīng)用更能體現(xiàn)它的優(yōu)勢(shì)。相比于碳化硅、IGBT或高壓MOSFET，氮化鎵硬開(kāi)關(guān)損耗很低，但由于其采用硅襯底，成本比碳化硅低。

除了汽車和小功率應(yīng)用外，氮化鎵還可應(yīng)用于工業(yè)、新能源領(lǐng)域的5G電源、服務(wù)器電源，以及儲(chǔ)能、微型逆變器等。

ST氮化鎵e-mode常規(guī)性器件基于6英寸工藝，目前提供100V和650V器件，8英寸器件正在開(kāi)發(fā)中。650V產(chǎn)品導(dǎo)通電阻從14mΩ、30mΩ到290mΩ；100V產(chǎn)品正在開(kāi)發(fā)中，導(dǎo)通電阻從1.2mΩ到11mΩ，多種封裝形式也在開(kāi)發(fā)中。

ST新能源解決方案

除了豐富的功率器件，ST還提供很多解決方案和參考設(shè)計(jì)幫助用戶加速設(shè)計(jì)。

100W反激式輔助電源，母線電壓在200、250V到1000V，針對(duì)大多數(shù)光伏、UPS及各種工業(yè)應(yīng)用，采用ST 1700V K5開(kāi)關(guān)管，也可用1700V 1Ω碳化硅MOSFET，可以做高母線電壓反激拓?fù)?，最高效率可達(dá)88%。

1.2kW氮化鎵圖騰柱PFC應(yīng)用，采用650V 65mΩ氮化鎵器件，PowerFLAT 5*6封裝。圖騰柱中兩個(gè)工頻管采用M5系列61mΩ普通高壓MOSFET，驅(qū)動(dòng)器和主控芯片都采用ST產(chǎn)品。

15kWAC/DC雙向轉(zhuǎn)換全碳化硅方案，采用第二代碳化硅器件，橫管使用650V 55mΩ器件，豎管用1200V 70mΩ器件，開(kāi)關(guān)頻率可達(dá)70kHz，功率因數(shù)超過(guò)0.98。

30kWVienna PFC碳化硅方案，豎管采用1200V 40A H系列碳化硅二極管，橫管用碳化硅MOSFET，峰值效率在800V母線可達(dá)98.56%，PF值達(dá)0.99。

30kW移相LLC解決方案，采用第三代1200V 25mΩ碳化硅MOSFET。主控和驅(qū)動(dòng)、模擬芯片均使用ST產(chǎn)品，功率密度可達(dá)50W/in3。

25kWDC/DC DAB雙向轉(zhuǎn)換，前級(jí)采用1200V 12mΩ全橋模塊，后級(jí)采用兩個(gè)1200V 6mΩ半橋模塊，主控采用STM32G474，輸入800V，輸出250-650V，在80%負(fù)載情況下效率可達(dá)98%，開(kāi)關(guān)頻率達(dá)100kHz，適合充電樁、儲(chǔ)能應(yīng)用中的雙向轉(zhuǎn)換。

50kWT型三電平DC/AC光伏逆變器，采用ST最新的1200V 8mΩ第三代碳化硅模塊，驅(qū)動(dòng)也使用ST器件，效率可達(dá)98.6%，開(kāi)關(guān)頻率可達(dá)40kHz，該方案目前還在開(kāi)發(fā)當(dāng)中。

ST擁有豐富的功率器件產(chǎn)品組合，涵蓋傳統(tǒng)硅器件以及第三代半導(dǎo)體產(chǎn)品，除傳統(tǒng)封裝外，還提供TO-LL、HU3PACK、ACEPACK SMIT等先進(jìn)封裝，適配高功率、高效率應(yīng)用。此外，ST提供裸帶封裝、開(kāi)發(fā)板及設(shè)計(jì)參考，助力用戶將產(chǎn)品快速推向市場(chǎng)。為滿足新能源市場(chǎng)發(fā)展需求，ST將繼續(xù)創(chuàng)新優(yōu)化產(chǎn)品與服務(wù)，積極適配各類新能源應(yīng)用場(chǎng)景，為行業(yè)發(fā)展持續(xù)注入強(qiáng)勁動(dòng)力。