在新能源革命與工業(yè)數(shù)字化的浪潮中，功率半導(dǎo)體作為核心“能量管家”，直接決定著電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的效率、密度與可靠性。英飛凌作為全球功率器件的領(lǐng)軍者，憑借其深耕碳化硅（SiC）領(lǐng)域的技術(shù)積淀，推出了CoolSiC? MOSFET G2系列產(chǎn)品，以全方位的性能突破，重新定義了SiC MOSFET的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，為光伏、儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車充電等關(guān)鍵領(lǐng)域注入強(qiáng)勁動(dòng)力。

相比于G1單管器件僅有650V/1200V兩檔電壓等級(jí)，G2系列電壓等級(jí)更加全面，涵蓋400V/650V/750V/1200V/1400V，以及豐富多樣的封裝形式，包括頂部散熱QDPAK、可回流焊TO-247等，以適應(yīng)AIDC、光儲(chǔ)、充電等不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求。G2的導(dǎo)通電阻檔位劃分更加細(xì)膩，例中1200V電壓等級(jí)單管導(dǎo)通電阻最低可達(dá)7mΩ，且提供4mΩ至350mΩ的寬范圍產(chǎn)品組合，精準(zhǔn)匹配不同功率場(chǎng)景需求。

1、芯片創(chuàng)新技術(shù)推動(dòng)極致器件性能演進(jìn)

CoolSiC? G2具有卓越的動(dòng)態(tài)及靜態(tài)性能，這源于英飛凌在芯片結(jié)構(gòu)與封裝技術(shù)上的雙重創(chuàng)新。其采用獨(dú)特的非對(duì)稱溝槽柵結(jié)構(gòu)，通過特殊晶面優(yōu)化實(shí)現(xiàn)了極低的界面態(tài)密度和氧化層陷阱，最大化提升溝道載流子遷移率，為導(dǎo)通電阻的降低奠定了核心基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，G2進(jìn)一步縮小元胞尺寸，優(yōu)化縱向結(jié)構(gòu)及摻雜形貌，最終實(shí)現(xiàn)了業(yè)界領(lǐng)先的單位面積導(dǎo)通電阻（R_dson*A）。

英飛凌深知不斷優(yōu)化器件性能的同時(shí)，取得魯棒性、可靠性、易用性上的全面升級(jí)才是碳化硅技術(shù)創(chuàng)新的方向。碳化硅MOSFET的柵氧化層早期失效一直是制約其可靠性的重要因素。CoolSiC? G2獨(dú)特的非對(duì)稱溝槽柵結(jié)構(gòu)，使其能夠采用相比平面型器件更厚的柵氧化層，因此能使用更高的篩選電壓，既能進(jìn)行更高效的篩查，又能保證不損壞質(zhì)量合格的器件，最終出廠的SiC器件與Si器件有類似的失效率?；谝殉鍪鄣腉1 SiC MOSFET數(shù)據(jù)積累，CoolSiC?每百萬個(gè)器件中的缺陷數(shù)量甚至低于Si器件。

CoolSiC? G2通過優(yōu)化寄生電容，在四大核心優(yōu)值系數(shù)（FOM）上實(shí)現(xiàn)全面突破：R_dson*Q_g（驅(qū)動(dòng)損耗）、Rdson*Q_GD（硬開關(guān)損耗）、Rdson*Eoss（輕載損耗）、R_dson*Q_OSS（軟開關(guān)損耗）均達(dá)到SiC市場(chǎng)頂尖水平。因此G2能夠?qū)崿F(xiàn)超過同類產(chǎn)品的極低器件損耗。

G2支持過載運(yùn)行時(shí)200℃最大結(jié)溫，比G1的最高允許結(jié)溫提升了25℃，有利于過載工況下系統(tǒng)的安全運(yùn)行。充分利用這一特性，可在以下應(yīng)用場(chǎng)景中實(shí)現(xiàn)輸出功率顯著提升：UPS中的短路工況，光伏逆變器的低電壓穿越，以及充電樁中電網(wǎng)波動(dòng)引起的高脈沖電流。

我們基于半橋電路硬開關(guān)的電路拓?fù)?，?duì)G2及競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手進(jìn)行實(shí)際損耗和溫升測(cè)試。半橋工電路作于buck模式，低邊管使用同步整流進(jìn)行續(xù)流。

測(cè)試結(jié)果可以看出G2具有最高的效果99.11%，以及全功率范圍內(nèi)的最低的結(jié)溫。這是源于G2極低開關(guān)損耗與.XT封裝工藝帶來的極低熱阻，在高開關(guān)頻率應(yīng)用中具有顯著優(yōu)勢(shì)，例如組串式光伏逆變器、充電樁有源前端、混合逆變器等應(yīng)用領(lǐng)域。

2、極致可靠性設(shè)計(jì)，適配嚴(yán)苛場(chǎng)景

在追求高性能的同時(shí)，英飛凌從未放棄對(duì)可靠性和壽命的極致追求。

G2規(guī)格書中保證2μs的短路耐受時(shí)間。搭配精心調(diào)制的退飽和電路，可確保器件在短路故障發(fā)生后2μs內(nèi)快速關(guān)斷，避免故障擴(kuò)大，大幅提升系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。

針對(duì)并聯(lián)應(yīng)用中的電流不均問題，G2具有較低的柵極閾值電壓（V_GS(th)）離散性，結(jié)合導(dǎo)通電阻正溫度系數(shù)，增強(qiáng)了并聯(lián)操作的可靠性與易用性，無需復(fù)雜的均流電路設(shè)計(jì)即可實(shí)現(xiàn)多器件穩(wěn)定并聯(lián)。

G2產(chǎn)品更具備高電壓閾值（典型值4.5V）和超低QGD/QGS比，顯著提升抗寄生導(dǎo)通（PTO）能力。

G2具有強(qiáng)大的抗雪崩能力，數(shù)據(jù)手冊(cè)中對(duì)于連續(xù)雪崩耐量和單次雪崩耐量都作出了保證

3、封裝技術(shù)創(chuàng)新，適配多種應(yīng)用場(chǎng)景

G2產(chǎn)品全線使用.XT高性能互聯(lián)技術(shù)，使用低溫?cái)U(kuò)散焊代替?zhèn)鹘y(tǒng)的軟釬焊，消除了傳統(tǒng)焊料層，使得器件結(jié)殼熱阻相比G1最多降低30%，允許11%額外輸出電流提升，或10℃的結(jié)溫降低，或約50%的開關(guān)頻率提升。

全新高爬電距離的TO-247-4 HC封裝，與傳統(tǒng)TO-247-4兼容，漏極到源極爬電提高到9mm，管腳到散熱器爬電距離提升到5mm，更適合高電壓場(chǎng)景應(yīng)用

大電流管腳可回流焊的TO247封裝增強(qiáng)管腳出流能力。該封裝目前應(yīng)用于1400V器件，功率源極與漏極管腳拓寬到2mm，相對(duì)傳統(tǒng)TO247，可提升約18%的電流輸出能力。該封裝支持背板回流焊，可將器件直接焊接于絕緣DCB板上，再將DCB板與散熱器焊接。與傳統(tǒng)涂敷導(dǎo)熱硅脂的方式相比，最多可降低50%的熱阻。

表貼頂部散熱封裝QDPAK：相對(duì)于傳統(tǒng)表貼產(chǎn)品只能從底部進(jìn)行散熱的方式，頂部散熱器件分離了電氣路徑和熱流路徑，尤其適合在高功率密度的應(yīng)用，如AI服務(wù)器電源和車載充電器等應(yīng)用。易于安裝，支持多器件并聯(lián)自動(dòng)化生產(chǎn)

4、CoolSiC? G2 MOSFET設(shè)計(jì)要點(diǎn)

推薦驅(qū)動(dòng)電壓范圍：CoolSiC? G2推薦開通電壓V_gs=18V。20V的驅(qū)動(dòng)電壓雖然能進(jìn)一步降低導(dǎo)通損耗，但是失效率也會(huì)急劇上升。18V是平衡損耗與可靠性的最優(yōu)選擇。關(guān)斷電壓建議采用-5V靜態(tài)負(fù)偏壓，這是因?yàn)樨?fù)電壓可明顯降低器件的關(guān)斷損耗E_off，而且可有效抑制米勒電容耦合引發(fā)的寄生導(dǎo)通（PTO），尤其適配高頻硬開關(guān)拓?fù)?。零伏關(guān)斷雖可簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，但需確認(rèn)系統(tǒng)抗干擾能力，避免噪聲導(dǎo)致誤開通。

采用盡可能低的驅(qū)動(dòng)電阻：G2具有極低的開關(guān)損耗，為發(fā)揮這一特性，保證震蕩及電壓應(yīng)力不超標(biāo)的條件下，盡可能使用最低的驅(qū)動(dòng)電阻。

采用盡可能小的死區(qū)時(shí)間：因?yàn)閷捊麕Р牧系脑颍琒iC MOSFET體二極管正向?qū)▔航递^大，約為4V。因此，我們應(yīng)盡可能采用同步整流，即在續(xù)流時(shí)仍打開MOS的柵極，使得續(xù)流時(shí)的電流走M(jìn)OS溝道，而MOS溝道壓降遠(yuǎn)小于體二極管壓降，這樣會(huì)大大降低續(xù)流時(shí)的導(dǎo)通損耗。由于使用了同步整流，電流僅在死區(qū)時(shí)流過體二極管。二極管是雙極型器件，二極管開通后，雙極性等離子體需要一定時(shí)間才能建立(幾百ns或更長(zhǎng))，CoolSiC? G2體二極管的動(dòng)態(tài)性能強(qiáng)烈依賴于死區(qū)時(shí)間，較短的死區(qū)時(shí)間可減少二極管存儲(chǔ)電荷，從而減少E_on和E_rec ,并且減輕surge電流和震蕩。為了獲得SiC MOSFET最佳開關(guān)性能，建議的死區(qū)時(shí)間小于300ns。以IMBG120R012M2H為例，在300ns時(shí)，MOSFET的開通損耗E_on和二極管的關(guān)斷損耗E_rec分別降低到700ns或更長(zhǎng)時(shí)間損耗的90%和70%。

英飛凌CoolSiC? MOSFET G2延續(xù)了其獨(dú)有的非對(duì)稱溝槽柵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過進(jìn)一步縮小元胞尺寸，實(shí)現(xiàn)了單位面積電阻的顯著降低，核心優(yōu)值指標(biāo)全面達(dá)到業(yè)界領(lǐng)先水平。在極致性能的研發(fā)路徑上，英飛凌始終將可靠性與魯棒性置于同等重要的位置。新一代G2系列不僅覆蓋了更豐富的電壓與電流等級(jí)，更提供多樣化的封裝形式，大幅拓寬了SiC MOSFET的應(yīng)用邊界，助力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)效率與功率密度的雙重提升。