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Neue 650-V-GaN-Technik für Automotive

Kleinere und bessere Galliumnitrid-FETs, ohne zusätzliche Treiber

15. Juni 2020, 10:52 Uhr   |  Ute Häußler

Kleinere und bessere Galliumnitrid-FETs, ohne zusätzliche Treiber
© Nexperia

Neben dem traditionellen TO-247 sind die GaN-H>EMTs der zweiten Generation von Nexperia auch im proprietären SMD-Gehäuse CCPAK erhältlich.

Nexperia stellt eine neue Generation 650-V-GaN-Technik vor, mit hohem Gütefaktor, mehr Stabilität, kleineren Fehlerrraten, 24 % weniger Die-Fläche und geringeren Verlusten. Die Kompontenten für Automotive, 5G und Datenzentren sind im Package TO-247 und als Kupferclip-SMD-Ausführung erhältlich.

Das niederländische Halbleiterunternehmen Nexperia bringt neue GaN-FET-Bauteile der neuen GaN-Hochvolt-Technik HEMT H2 auf den Markt. Die Kompontenten sind sowohl im TO-247 als auch im CCPAK-Package in SMD-Technik erhältlich. Von der erheblich verbesserten GaN-Technologie sollen insbesondere Bordladegeräte, DC/DC-Konverter und Fahrmotorwechselrichter in Elektrofahrzeugen profitieren, ebenso wie industrielle Stromversorgungen im Bereich von 1,5 kW bis 5,0 kW für 5G-, Datacenter- und Telekommunikationstechnik mit dem höchsten Wirkungsgrad ‘Titanium’.

Die Bauelemente verfügen laut Nexperia über einen extrem guten Gütefaktor (Figure-of-Merit = RDS(on) x QGD) und kombinieren hervorragende Schalt- und Leiteigenschaften bei mehr Stabilität. Mit der Kaskodenkonfiguration kommen die Bauelemente ohne zusätzliche Treiber aus und können über normale Si-MOSFET-Treiber angesteuert werden.

Eine weitere Verbsserung bei der neuen GaN-Technologie: Es wird eine neue Kontaktierungstechnik durch die Epitaxieschicht (through-epi vias) hindurch verwendet. Damit kann die Fehlerrate und auch die Die-Fläche erheblich reduziert werden, letztere mit 24 % um fast ein Viertel. Hierdurch wird in der Erstausführung im herkömmlichen TO-247-Package ein RDS(on) von 41 mΩ (max., 35 mΩ typ. bei 25 ° C) bei gleichzeitiger hoher Schwellenspannung und niedriger Dioden-Durchlassspannung erreicht. Durch die Nutzung des eigenen SMD-fähigen CCPAK-Packages kann der RDS(on) sogar auf 39 mΩ (max., 33 mΩ typ. bei 25 °C) verringert werden. Beide Ausführungen erfüllen die Anforderungen gemäß AEC-Q101 für den Automobilbau.

Das Nexperia-eigene CCPAK verwendet die neuartige Kupferclip-Package-Technik und ersetzt so interne Bonddrähte. Hierdurch werden parasitäre Verluste reduziert, die elektrischen und thermischen Eigenschaften optimiert und die Zuverlässigkeit erhöht. GaN-FETs im CCPAK sind als oben- oder untenseitengekühlte Konfigurationen (Top- & Bottom-Side Cooling) erhältlich, wodurch sie sehr vielfältig sind und zur weiteren Verbesserung der Wärmeabführung beitragen.

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