安森美推出了具有卓越 RDS（on）*A 性能的 SiC JFET。 該器件特別適用于需要大電流處理能力和較低開關(guān)速度的應(yīng)用，如固態(tài)斷路器和大電流開關(guān)系統(tǒng)。得益于碳化硅（SiC）優(yōu)異的材料特性和 JFET 的高效結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)更低的導(dǎo)通電阻和更佳的熱性能，非常適合需要多個器件并聯(lián)以高效管理大電流負載的應(yīng)用場景。第一部分介紹了SiC Combo JFET 技術(shù)概覽、產(chǎn)品介紹等（點擊文字可看）。本文將繼續(xù)講解靜態(tài)特性、動態(tài)特性、功率循環(huán)等。

靜態(tài)特性

如表 1 所示，安森美先進的 SiC JFET 技術(shù)在市場上實現(xiàn)了卓越的電氣性能和熱性能。

表 1 安森美 Combo JFET主要參數(shù)

安森美 Combo JFET具有低RDS(on)、高 IDM和低熱阻特性。

低 RDS(on)：安森美 Combo JFET器件采用 SiC JFET 技術(shù)，單位面積 RDS(on)顯著降低（Rds?A）。 該器件采用靈活、可從外部配置的cascode結(jié)構(gòu)（SiC Combo-FET）來實現(xiàn)常關(guān)操作。在 安森美 SiC Combo JFET結(jié)構(gòu)中，低電壓 Si MOSFET 對總 RDS(on)的貢獻不到 10%。圖 1 顯示了 TOLL 封裝中 RDS(on)的對比。

圖 1 TOLL封裝的RDS(on)的對比

更高的 IDM：峰值電流對于電路保護應(yīng)用至關(guān)重要，而高 IDMSiC Combo JFET正是實現(xiàn)這一目的的理想選擇。電路保護應(yīng)用因其特定的工作條件而要求穩(wěn)健性和大電流穿越能力。

圖 2 采用 Combo JFET封裝的 JFET 的 IDM

低RθJC：安森美的SiC Combo JFET采用銀燒結(jié)裸片貼裝技術(shù)，與大多數(shù)焊接材料相比，界面導(dǎo)熱性能提高了六倍，從而在更小的裸片尺寸下實現(xiàn)相同甚至更低的結(jié)至外殼熱阻（RθJC）。低RθJC有助于保持較低的結(jié)溫，并確保更高的可靠性。

動態(tài)特性

通過調(diào)整 Combo JFET配置中的 JFET 柵極電阻，可實現(xiàn)出色的速度可控性，從而帶來以下優(yōu)勢：

通過降低關(guān)斷速度來減少電壓過沖，可加強電路保護，尤其是短路保護。

易于并聯(lián)，在開關(guān)損耗和動態(tài)電流平衡之間實現(xiàn)了出色的權(quán)衡。

功率循環(huán)

功率器件的可靠性及壽命評估對于提高系統(tǒng)可靠性和延長使用壽命至關(guān)重要，尤其是對于新興的寬禁帶（WBG）半導(dǎo)體（如SiC、GaN等）而言。功率器件的主要失效模式與熱機械疲勞（TMF）有關(guān)。功率熱循環(huán)測試是一種加速測試方法，被測器件（DUT）頻繁地開關(guān)，使其結(jié)溫以一種受控的方式循環(huán)變化。這種方法通過施加熱機械應(yīng)力來評估封裝（接線、裸片貼裝等）的可靠性。同時，它也對半導(dǎo)體裸片和封裝元器件（接線、引線等）施加電應(yīng)力，相比被動溫度循環(huán)測試，能更準(zhǔn)確地模擬實際應(yīng)用中遇到的溫度梯度變化。

在堆疊結(jié)構(gòu)中，Si MOSFET位于SiC JFET之上，電源線連接到Si MOSFET的源極金屬化層。由于硅的硬度低于碳化硅，在功率循環(huán)過程中產(chǎn)生的熱機械應(yīng)力顯著減少，從而使功率循環(huán)壽命延長至原來的2倍。此外，無論是從Si MOSFET到SiC JFET，還是從SiC JFET到散熱焊盤，都采用了銀燒結(jié)裸片貼裝（silver sinter die-attach）技術(shù)，相比現(xiàn)今廣泛使用的焊接裸片貼裝（solder die-attach，常見于SiC分立器件），進一步增強了可靠性。

關(guān)于Si與SiC功率循環(huán)性能的更多信息，請參考以下出版物：F. Hoffmann, N. Kaminski和S. Schmitt的《不同溫度波動范圍下無基板模塊封裝中硅與碳化硅功率器件功率循環(huán)性能對比研究》[1] （Comparison of the Power Cycling Performance of Silicon and Silicon Carbide Power Devices in a Baseplate Less Module Package at Different Temperature Swings），發(fā)表于2021年在名古屋，日本舉行的第33屆國際電力半導(dǎo)體器件和集成電路研討會(ISPSD)，2021, pp. 175-178, doi: 10.23919/ISPSD50666.2021.9452242。

柵極控制方法

用于固態(tài)斷路器的 Combo JFET有兩種主要控制方法：準(zhǔn)cascode驅(qū)動模式和直接驅(qū)動模式。

圖 3 Combo JFET驅(qū)動模式：準(zhǔn)cascode驅(qū)動模式（左）和直接驅(qū)動模式（右）

對于大功率開關(guān)模式應(yīng)用，除了圖 3 所示的上述兩種控制方法外，我們還開發(fā)并推薦使用 ClampDRIVE。 或者采用最簡單的柵極控制方法，用單個 JFET 柵極電阻來調(diào)整其開關(guān)速度，詳見圖 4。

圖 4 開關(guān)模式應(yīng)用中 Combo JFET的控制方法（左：恒定 JFET 柵極電阻，右：ClampDRIVE）

結(jié)語

安森美SiC Combo JFET具有極低 RDS(on)和可控開關(guān)速度，可為斷路器和大功率低開關(guān)速度應(yīng)用實現(xiàn)卓越的效率和功率密度。它還具有與硅器件相當(dāng)?shù)墓β恃h(huán)性能（可靠性和使用壽命），比 SiC MOSFET 高出 2 倍以上。

可用的評估板

安森美提供兩種評估板以支持客戶評估 Combo JFET器件，一種用于斷路器應(yīng)用（共源極），另一種用于大功率開關(guān)模式應(yīng)用（半橋）。 評估板通過安森美銷售渠道提供。 圖 5 和圖 6 顯示了 Combo JFET斷路器和半橋開關(guān)模式評估板的圖片。

圖 5 用于斷路器應(yīng)用的評估板（共源極）

圖 6 用于大功率開關(guān)模式應(yīng)用的評估板（半橋）