2020年,當大部分快充電源廠商還在探索65W氮化鎵快充市場時,倍思開創性地推出了業界首款120W氮化鎵+碳化硅快充充電器。也正是這款產品,第一次將“碳化硅快充”從設想變為現實,開啟了碳化硅在快充領域商用的大門,
圖1:SMBF封裝碳化硅肖特基二極管
針對PD快充“小輕薄”的特點,碳化硅功率器件領先企業基本半導體在大陸率先推出SMBF封裝碳化硅肖特基二極管新品,該產品具有體積小、正向導通壓低和抗浪涌能力強等特點,能很好地滿足PD快充對器件的特殊需求。
圖2:基本半導體SMBF封裝碳化硅二極管發布會
更小體積
在PD這種極度緊湊的應用中,PCB面積極其珍貴,超薄型PD快充通常優先選擇厚度低于2mm的表貼器件。
圖3:SMBF封裝碳化硅二極管實物
圖4:SMBF尺寸圖
基本半導體SMBF封裝碳化硅肖特基二極管最大的優點就是在PCB上的占用面積小,僅為19mm?,其長寬高分別為5.3mm*3.6mm*1.35mm,比SMB封裝(厚度2.3mm)更薄,比DFN系列封裝和TO-252封裝面積更小。
表1:幾種常用的緊湊型二極管封裝尺寸對比表
圖5:幾種常用的緊湊型二極管封裝實物對比
基于不同功率的需求,客戶可以靈活地選擇采用3A/4A的器件,或者并聯使用(碳化硅肖特基二極管的VF為正溫度系數,適合并聯)。綜合來說,從厚度以及PCB占用面積來看,SMBF的尺寸更契合PD“小輕薄”的特點,
采用Clip Bond焊接工藝
SMBF封裝碳化硅肖特基二極管采用Clip Bond焊接工藝,該工藝將器件的引線框架與芯片的上下表面分別進行焊接實現連接。與傳統的芯片上表面打鋁綁定線的連接技術相比, Clip Bond工藝具有以下技術優勢:
芯片上下表面與管腳的連接采用固體銅片焊接,上表面用銅片鋁綁定線,可以獲得更低的封裝電阻、更高的通流能力和更好的導熱性能;這實際上是一種芯片的雙面散熱的方式,導熱效率明顯提升。產品外形與傳統SMB器件接近,PCB布局上兩者可以兼容,實現應用端的無縫替代。
圖6:SMBF截面示意圖
低正向導通壓降
基本半導體TO-252封裝B1D04065E型號碳化硅肖特基二極管已在PD行業批量應用,此次新推出的SMBF封裝B2D04065V產品與之相比具有更低的正向導通電壓(參見表2),
值得注意的是,B1D04065E為基本半導體第一代碳化硅二極管產品,B2D04065V為第二代碳化硅二極管,其主要改進點是采用了襯底減薄工藝,使二極管的VF顯著下降,
表2:B1D04065E和B2D04065V導通壓降對比
B1D04065E: △VF(Tj=150℃- Tj=25℃ )=0.25V;
B2D04065V: △VF(Tj=150℃- Tj=25℃ )=0.20V;
通過對比SMBF和TO-252的△VF ,△VF –SMBF” data-textnode-index=”46″ data-index=”1160″ data-modify-id=”1618409388″ style=”box-sizing: inherit; -webkit-font-smoothing: antialiased; word-break: break-word; overflow-wrap: break-word; margin: 0px; padding: 0px; border: 0px;”><△VF –TO-252 ,B2D04065V的VF和Tj的依賴性更好,高溫下的導通損耗更低。
圖7:IF VS. VF特性圖
高浪涌電流能力IFSM
在PFC電路中,升壓二極管需要應對電網接入瞬間的電流沖擊,全球電網工頻主要采用50Hz和60Hz,以50Hz工頻電網為例,其一個周期內半波脈寬為10ms,器件應用在50Hz電網對應的PFC電路中時,需要標定10ms正弦波浪涌電流能力IFSM,而應用在60Hz電網對應的PFC電路中時,需要標定8.3ms正弦波浪涌電流能力。
圖8:PFC電路升壓二極管浪涌沖擊示意圖
設備接入電網瞬間,PFC升壓電流中的濾波電容近似短路,電網電壓接入后,會形成上圖中的紅色電流路徑(路徑之一);沖擊電流的大小同電壓接入的時間點有直接關聯;當設備接入電網時,二極管開始承受沖擊電流,在正弦波波峰承受的沖擊電流最大。
表3:B1D04065E和B2D04065V浪涌電流能力IFSM對比
基本半導體首款基于SMBF封裝650V 4A的碳化硅肖特基二極管已經面世,650V系列將逐步推出2-6A規格產品,
基本半導體掌握國際領先的碳化硅核心技術,研發覆蓋碳化硅功率器件的材料制備、芯片設計、晶圓制造、封裝測試、驅動應用等全產業鏈,先后推出全電流電壓等級碳化硅肖特基二極管、通過工業級可靠性測試的1200V碳化硅MOSFET、車規級全碳化硅功率模塊等系列產品,性能達到國際先進水平。其中650V碳化硅肖特基二極管產品已通過AEC-Q101可靠性測試,其他同平臺產品也將逐步完成該項測試,
基本半導體碳化硅功率器件產品被廣泛應用于新能源、電動汽車、智能電網、軌道交通、工業控制、國防軍工及消費電子領域,