Schwerpunkte

Silizium-, SiGe- und GaN-Komponenten

Konsequenter Portfolio-Ausbau

25. Juni 2020, 06:38 Uhr   |  Engelbert Hopf

Konsequenter Portfolio-Ausbau
© Nexperia

Durch die Kaskodenkonfiguration der 650-V-GaN-Leistungshalbleiter vereinfacht sich die Auslegung von Applikationen, lassen sich die Bausteine doch einfach über Si-MOSFET-Treiber ansteuern.

650-V-GaN-FETs, SiGe-Gleichrichter und ein weiterer Ausbau des AEC-Q101-qualifizierten Dioden- und Transistorenprogramms zählen bei Nexperia zu den jüngsten Neuheiten im Leistungshalbleiterbereich. 

Nexperia hat die jüngste Generation seiner 650-V-GaN-Technik auf den Markt gebracht, HEMT H2. Dank ihrer Kaskodenkonfiguration vereinfachen sie die Auslegung der Applikation, da der Entwickler keinen komplizierten Treiber und keine komplexe Ansteuerung einsetzen muss. Stattdessen lassen sich die 650-V-GaN-Leistungshalbleiter einfach über herkömmliche Si-MOSFET-Treiber ansteuern. 
Bei den neuen Bauelementen wird eine neuartige Kontaktierungstechnik durch die Epitaxieschicht hindurch verwendet. Dadurch reduziert sich die Fehlerrate, und die Die-Fläche verringert sich um etwa 24 Prozent. In der Erstausführung im konventionellen TO-247-Gehäuse bieten die Bausteine einen Einschaltwiderstand von maximal 41 mΩ (typisch: 35 mΩ bei +25 °C) bei gleichzeitig hoher Schwellenspannung und niedriger Dioden-Durchlassspannung. Durch die Verwendung des Nexperia-eigenen SMD-fähigen CCPAK-Gehäuses lässt sich der Einschaltwiderstand auf maximal 39 mΩ (typisch: 33 mΩ bei +25 °C) verringern. Beide Ausführungen erfüllen die Anforderungen nach AEC-Q101 für den Automobilbau. 

»Die Kunden brauchen eine hocheffiziente und kosteneffektive Lösung im RDS(on)-Bereich von 30 bis 40 mΩ für die Energiewandlung bei 650 V«, stellt Dilder Chowdhury, GaN Strategic Marketing Director bei Nexperia, fest. »Relevante Applikationen sind dabei beispielsweise Bordladegeräte, DC/DC-Konverter und Fahrmotorwechselrichter in E-Fahrzeugen sowie industrielle Stromversorgungen im Bereich von 1,5 bis 5 kW.« 

Wie bereits erwähnt, sind die 650-V-GaN-Bausteine als Erstes in der konventionellen TO-247-Ausführung lieferbar. Danach folgen GaN-FETs im CCPAK. Durch die in diesen SMT-fähigen Gehäusen verwendete Kupferclip-Package-Technik werden interne Bonddrähte ersetzt. Dies reduziert die parasitären Verluste und optimiert die elektrischen und thermischen Eigenschaften. GaN-FETs im CCPAK sind als ober- oder unterseitengekühlte Konfigurationen erhältlich. 

Doch Nexperia beschränkt sich als beim Thema Leistungshalbleiter nicht auf Silizium und GaN, sondern bietet im Bereich Gleichrichter auch SiGe-Bauteile mit Sperrspannungen von 120, 150 und 200 V an. SiGe-Gleichrichter verbinden dabei die hohen Wirkungsgrade von Schottkydioden und die thermische Stabilität von Fast-Recovery-Dioden.

Mit ihren Strömen von 1 bis 3 A sind die neuen SiGe-Gleichrichter für Automotive-, Kommunikationsinfrastruktur- und Server-Applikationen konzipiert. Ihre besonderen Qualitäten zeigen die neuen Bauelemente vor allem bei Hochtemperatur-Anwendungen. So lassen sich die sehr leckstromarmen Bauelemente bis +175 °C zuverlässig nutzen, ohne dass sie thermisch instabil werden und es zum „Thermal Runaway“ kommt. 

»Durch unsere neue Silizium-Germanium-Technologie ergeben sich für Entwickler ganz neue Optionen, Designs für Leistungselektronik zu realisieren«, versichert Jan Fischer, Produktmanager bei Nexperia. »SiGe stellt für uns die perfekte Ergänzung unseres Angebots an Leistungsdioden dar, zu dem mehr als 100 Schottky- und Fast-Recovery-Dioden im Clip-gebondeten FlatPower-Gehäuse gehören.« 

Untergebracht sind die SiGe-Bauelemente aus der PMEG-Baureihe in platzsparenden, thermisch optimierten CFP3- und CFP5-Gehäusen. Dank des in diesen Gehäusen verwendeten Kupferclips ließ sich der Wärmewiderstand reduzieren, und die Ableitung der Wärme in den Umgebungsbereich optimieren. Dies ermöglicht kleine, kompakt ausgelegte Leiterplattendesigns. Darüber hinaus ist beim Wechsel zur SiGe-Technologie der einfache, pinkompatible Ersatz von PN- und Schottky-Dioden möglich. 

Aktuell werden die ersten vier AEC-Q101-qualifizierten 120-V-Gleichrichter in SiGe-Technik bereits in Serie gefertigt. Weitere acht 150- und 200-V-Bauelemente befinden sich derzeit in der Bemusterung und kommen Ende Juni in großen Stückzahlen auf den Markt. 

Angesichts der starken Stellung von Nexperia im Automotive-Bereich erscheint es nur konsequent, dass das Unternehmen vor Kurzem bekannt gegeben hat, das am Markt am breitesten gefächerte Portfolio von AEC-Q101-qualifizierten Dioden und Transistoren in platzsparenden und AOI-geeigneten DFN-Gehäusen auf den Markt zu bringen. Die Ankündigung umfasst neben Schalt-, Schottky-, Zener- und Schutzdioden auch Bipolar-Junction-Transistoren, n- und p-Kanal-MOSFETs sowie Digitaltransistoren und LED-Treiber. 

DFN-Bauelemente können im Vergleich zu aktuellen SOT23-Bauteilen eine Platzersparnis von bis zu 90 Prozent auf der Leiterplatte bieten. Ihre sehr gute Wärmeleitfähigkeit von der Sperrschicht zur Lötstelle ermöglicht eine bessere Ptot-Abführung bei kleinen Gehäuseabmessungen. Gleichzeitig bleiben die Packages kühler und verbessern die Zuverlässigkeit des Gesamtsystems. Nexperias DFN-Gehäusetechnologie ermöglicht Sperrschichttemperaturen bis +175 °C.

Auf Facebook teilenAuf Twitter teilenAuf Linkedin teilenVia Mail teilen

Das könnte Sie auch interessieren

»Bei SiC trifft es wirklich zu: Portfolio matters!«
GTAT beliefert ON Semiconductor mit SiC-Rohmaterial
Abgesackt auf das Umsatzniveau von 2016

Verwandte Artikel

Nexperia