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前不久，“第一個(gè)常溫常壓超導(dǎo)體”的論文在全球掀起超導(dǎo)科技話題熱潮，超導(dǎo)帶來(lái)的科技變革可能帶來(lái)的顛覆性讓全球科技愛(ài)好者開(kāi)啟無(wú)限科幻暢想——

#對(duì)電的利用率達(dá)到百分百，不再有損耗之憂；

#輸電沒(méi)有電阻，遠(yuǎn)距離傳輸也就不再需要高壓電；

#所有發(fā)電機(jī)和電路系統(tǒng)全部更新?lián)Q代；

#高能加速器、容量更大的超級(jí)計(jì)算機(jī)更容易實(shí)現(xiàn)；

#醫(yī)院里面用的核磁成像裝置就將不需要用任何低溫制冷液體，使用價(jià)格非常便宜，更大程度地惠及人類；

#室溫超導(dǎo)體可以全面提升磁懸浮列車的安全性，會(huì)有成本更低、安全性能更高的磁懸浮列車投入運(yùn)營(yíng)……

一言以蔽之，室溫超導(dǎo)真正實(shí)現(xiàn)后，整個(gè)世界將會(huì)發(fā)生翻天覆地的變化！可惜，科技變革未能實(shí)現(xiàn)，倒是引起全球證偽的實(shí)驗(yàn)熱潮。業(yè)界普遍認(rèn)為超導(dǎo)的實(shí)現(xiàn)的路程可能依然漫長(zhǎng)，然而在追求低導(dǎo)通電阻帶來(lái)的技術(shù)變革上，其實(shí)有很多領(lǐng)域依然有探索的價(jià)值，并不斷實(shí)現(xiàn)突破，帶來(lái)新的技術(shù)升級(jí)。功率器件SiC FET的導(dǎo)通電阻RDS(on)便是其中之一。

作為全球功率器件技術(shù)的重要開(kāi)發(fā)者，Qorvo在相關(guān)的技術(shù)探索中一直走在前列。

? ? ? ?五年連續(xù)五款，極限低的RDS(on)電阻SiC FET升級(jí)之路

2019年12月，7mΩ、650V新型SiC FET發(fā)布。7mΩ的低RDS(on)特性是當(dāng)時(shí)業(yè)界最低值，從而使得在逆變器設(shè)計(jì)中可以實(shí)現(xiàn)超過(guò)99%的效率，高效率的實(shí)現(xiàn)也得益于其出色的反向恢復(fù)性能以及在續(xù)流模式下的低導(dǎo)通壓降。適用于電動(dòng)汽車(EV)逆變器、高功率DC/DC 轉(zhuǎn)換器、大電流電池充電器和固態(tài)斷路器等高功率應(yīng)用。

2020年2月，DFN 8×8小尺寸封裝下、業(yè)界最低34mΩ的SiC FET發(fā)布。通常情況下，要達(dá)到較低的RDS(on)，就需要增大FET的尺寸；因此，在緊湊的封裝尺寸下獲得較低的RDS(on)更具有挑戰(zhàn)性。650V SiC FET的UF3SC065030D8S采用DFN 8x8封裝，其RDS(on)為34mΩ，該產(chǎn)品在該電壓等級(jí)中具有最低的RDS(on)。

2021年9月，6mΩ、750V的TO-247-4L封裝系列SiC FET發(fā)布。該系列SiC FET器件最低RDS(on)為6mΩ，比業(yè)界同類產(chǎn)品的最低RDS(on)還低一半。該系列器件還能提供5uS的短路承受能力。

2022年7月，采用表貼D2PAK-7L 封裝的750V 9mΩ SiC FET發(fā)布。這種封裝熱阻小，能滿足需要高效率、低導(dǎo)通損耗的高功率應(yīng)用的電源方案，適合快速增長(zhǎng)的車載充電器、軟開(kāi)關(guān)DC/DC轉(zhuǎn)換器、電池充電和IT/服務(wù)器電源等對(duì)效率要求高的應(yīng)用場(chǎng)景。

2023年3月，采用 TOLL 封裝的 5.4 mΩ 750V SiC FET發(fā)布。這是750V SiC FET系列中首款采用TOLL封裝的產(chǎn)品。這些器件熱阻進(jìn)一步減低、尺寸進(jìn)一步緊湊化，適用于多種空間受限應(yīng)用，例如功率在幾百瓦至幾千瓦的AC/DC電源、固態(tài)繼電器，以及電流高達(dá)100A及以上的固態(tài)斷路器。特別是工業(yè)應(yīng)用，尤其那些需要可兼具靈活性和尺寸緊湊、高效率及高可靠性的大功率電源設(shè)計(jì)。

“遙遙領(lǐng)先”背后，看看降低每0.1mΩ的硬核技術(shù) 在所有非超導(dǎo)介質(zhì)中傳遞會(huì)產(chǎn)生能量損耗一樣，在所有SiC FET器件中電流傳導(dǎo)都會(huì)產(chǎn)生一定的功率損耗。SiC FET器件傳導(dǎo)中的功率損耗與其額定RDS(on)值成正比，這種損耗等效于系統(tǒng)效率的下降，更低的RDS(on)意味著更高的效率。

?然而，要達(dá)到較低的RDS(on)并非易事——需要增大FET的尺寸。而增大尺寸便意味著增加了成本——顯然，器件廠家必須要在成本、尺寸和RDS(on)之間平衡。誠(chéng)如上面的一眾低于10mΩ的產(chǎn)品中，650V SiC FET的UF3SC065030D8S采用DFN 8x8封裝，其34mΩ的RDS(on)同樣在該電壓等級(jí)中具有最低的RDS(on)，主要是因?yàn)镼orvo的SiC FET技術(shù)與傳統(tǒng)封裝相比，相同的阻抗情況下，芯片尺寸遠(yuǎn)比其他競(jìng)爭(zhēng)者的芯片尺寸小，因此Qorvo的SiC FET產(chǎn)品可以完美契合DFN 8x8封裝對(duì)芯片尺寸的需求，優(yōu)化了體積和空間占比，封裝厚度<1mm，在尺寸和RDS(on)上進(jìn)行平衡實(shí)現(xiàn)目標(biāo)性能的最優(yōu)化。

就Qorvo的SiC FET而言，由于芯片整體尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手SiC、硅等功率技術(shù)產(chǎn)品，應(yīng)用靈活性遠(yuǎn)高于同類產(chǎn)品。這背后，多款器件得益于Qorvo開(kāi)發(fā)出的獨(dú)特共源共柵結(jié)構(gòu)的SiC技術(shù)，該技術(shù)將SiC JFET和Si MOSFET封裝在一起，讓器件能夠充分發(fā)揮其寬帶隙開(kāi)關(guān)技術(shù)和更簡(jiǎn)單的Silicon MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)帶來(lái)的所有能效優(yōu)勢(shì)。

Qorvo的每一代芯片都變得越來(lái)越小，但應(yīng)用的功率等級(jí)并不會(huì)降低甚至更高。為了解決熱問(wèn)題，碳化硅芯片變薄，隨著芯片變薄，芯片的寄生參數(shù)隨之而降低，帶來(lái)的好處是開(kāi)關(guān)速度變快，相應(yīng)的Junction-case的熱阻也降低了。然而，由于薄晶片容易斷裂，因此處理起來(lái)極為困難。在這里，需要解決大量的工程問(wèn)題，例如其中也涉及到的燒結(jié)技術(shù)至關(guān)重要，也顯著降低了RDS(on)。

追求極限低的“超導(dǎo)”RDS(on)，越來(lái)越多的應(yīng)用正在受益 通過(guò)優(yōu)化開(kāi)關(guān)損耗和減小RDS(on)從而減小導(dǎo)通損耗已經(jīng)在越來(lái)越多的項(xiàng)目中得到驗(yàn)證，從而使客戶和廠家廣泛受益。例如電動(dòng)車輛中能實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)大的新應(yīng)用，如牽引驅(qū)動(dòng)、車載和非車載充電器，以及可再生能源逆變器、功率因數(shù)校正、電信電源轉(zhuǎn)換器和AC/DC或DC/DC功率轉(zhuǎn)換的所有功率級(jí)。 Qorvo的碳化硅器件兼而有之這兩個(gè)優(yōu)勢(shì)，能將諸如太陽(yáng)能逆變器和儲(chǔ)能等可再生能源設(shè)備的散熱量限制在最低限度。通過(guò)采用SiC FET取代IGBT在牽引逆變器的應(yīng)用可以提高開(kāi)關(guān)頻率，減少有色金屬的使用和電感及電容的數(shù)值，驅(qū)動(dòng)電流波形更理想，并可以節(jié)省更多功耗，從而在200kW輸出時(shí)將半導(dǎo)體效率提高1.6%，達(dá)到99.36%，功率損耗降低3kW。點(diǎn)擊“閱讀原文”，訪問(wèn)Qorvo SiC FET產(chǎn)品選型頁(yè)面了解更多~

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原文標(biāo)題：追尋超導(dǎo)夢(mèng)想的路上，不斷刷新極限的這個(gè)電阻更具現(xiàn)實(shí)意義

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