실리콘 카바이드 전문 기업UnitedSiC(Qorvo)는 자사의 1200V 제품군을 확대하여 혁신적인 4세대 실리콘 카바이드 FET(Gen 4 SiC FET) 기술을 고전압 애플리케이션 영역으로 확장했습니다. 새로운 UF4C/SC 시리즈는 23mΩ에서 70 mΩ의 R_DS(on) 성능을 갖춘 업계 표준 TO-247-4L 패키지로 제공되어 보다 대전력 조건에서도 저잡음의 스위칭을 가능하게 하며 53mΩ 및 70 mΩ의 경우는 TO-247-3L 패키지도 제공이 됩니다. 새롭게 출시된 SiC FET는 우수한 성능을 제공하고 있으며, 수요가 늘어나고 있는 800V 전압 구조의 전기자동차용 OBC(On Board Charger) 및 DC/DC 변환장치 등의 어플리케이션을 위한 탁월한 선택이 될 것입니다. 이전 세대와 마찬가지로 새로운 4 세대 제품군은 산업용 배터리 충전기 및 전원 공급 장치, PV 컨버터, UPS 및 기타 다양한 전력 변환 어플리케이션에도 적합합니다. 

진보된 버티컬 트랜치 구조를 통해 세계 최고 수준의 단위면적당 저항(R_On x A)값을 구현한 이 새로운 제품군은 단위면적당 가장 낮은 R_DS(on) x Area, lowest R_DS(on) x E_oss, R_DS(on) x C_oss,(tr) and R_DS(on) x Q_g 를 포함한 업계 최고의 성능(Figures-of-Merit)을 제공합니다. 나머지 4세대 포트폴리오와 마찬가지로 새로운 1200V FET는 0-12V 또는 0-15V 게이트 드라이브로 쉽게 구동할 수 있습니다. +/-20V V_GS,Max 및 높은 임계 전압(4.8V)을 제공하는 이러한 SiC FET는 충분한 게이트 전압 설계 및 노이즈 마진과 안정적인 게이트 전압 설계를 가능하게 하며 Si 또는 SiC게이트 구동 전압과 호환됩니다. 또하, 1200V FET는 우수한 정방향 전압(1.0-1.5V)을 가진 일체형 다이오드와  매우 낮은 리버스 리커버리(Qrr)값을 제공합니다.

새로운 1200V SiC FET는 단위면적당 저항 성능을 최대로 이끌어내기 위하여 뛰어난 단열 성능을 제공하는 진보된 소결 다이 연결 프로세스를 채택하고 있습니다. 이 제품군은 낮은 커패시턴스와  낮은 스위칭 손실을 구현하는 다이 쉬링크 기법을 통해 동급 최고 수준의 열저항, R_{th, j-c} 를 가지고 효과적인 전원 관리를 가능하게 합니다. 4세대 1200V SiC FET 의 향상된 열저항 성능은 경쟁사와의 단위면적당 저항(R_On x A) 비교를 통해서 명확하게 확인이 가능하여 또한 동급의 다른 FET에 비해 열저항이 26%-60% 감소한 것을 그림2에서 확인할 수 있습니다.

그림 3에서는 새로운 4세대 1200V SiC FET가 전원 관리(Rth,j-c), 하드 스위칭(R_DS(on) x E_oss) 및 소프트 스위칭 R_DS(on) x C_oss,(tr) 및 R_DS(on) x Q_g 영역에서 우수한 성능을 나타내고 있음을 확인할 수 있습니다. 1200V 4세대 시리즈는 상온(25^oC) 및 고온(125^oC) 조건에서 하드 스위칭 및 소프트 스위칭 회로 모두에서 비교 불가한 뛰어난 성능을 제공하고 있음을 알 수 있습니다. 이전 세대의 SiC FET에 비해 새로운 시리즈는 다이 면적 당 최대 40% 낮은 R_DS(on) 값과, 37% 낮은 25^oC R_DS(on) x E_oss, 그리고 54% 낮은 25^oC R_DS(on) x C_oss,(tr) 성능을 제공합니다.

Figure 3  Comparative performance FoMs of new 1200V Gen 4 SiC FETs with competing 1200V FETs

새로운 6종의 1200V SiC FET는 UnitedSiC가 제공하는무료 온라인 시뮬레이션 프로그램인 FET-Jet Calculator™를 통하여 부품의 효율, 손실, 온도 등의 수치를 손쉽게 직관적으로 평가할 수 있습니다. FET-Jet Calculator를 사용하게되면 새로운 23mΩ(UF4SC120023K4S) 및 30mΩ (UF4SC120030K4S) FET가 800V 전압 구조의 OBC(On Board Charger) 어플리케이션의 하드 스위칭 구조를 위한 탁월한 선택이라는 것을 확연히 알 수 있습니다. 그림 4의 11kW OBC 설계 예시에서 새로운 UFSC120030K4S4는 다이 면적을 줄임으로써 손실을 줄이고(FET당 37W까지), 98%의 우수한 반도체 효율성 및 양호한 정션온도(T_j=115^oC)를 달성할 수 있습니다. 보시는 바와 같이 이 설계 예시는 150kHz의 스위칭 주파수와 THS=80oC 온도 조건에서 매우 훌륭한 출력밀도를 나타내고 있습니다.

Figure 4  11kW OBC example front end design using new Gen 4 UF4SC120030K4S SiC FETs

새로운 1200V SiC FET 시리즈는 전기자동차OBC의 절연형DC/DC 컨버터 어플리케이션에서 매우 탁월한 선택이 됩니다. 이러한 고주파 소프트 스위칭 토폴로지에서는 낮은 전도 손실과 낮은 다이오드 전압 강하 그리고 낮은 드라이버 손실(낮은 Vgd와 Qg) 및 R_DS(on) x C_oss,(tr) 성능을 가진 4세대 SiC FET제품군이 매우 이상적입니다. 11kW, 800V 풀브리지 CLLC 설계 예시는 각 1차 측 스위치에1200V SiC FET가 배치된 그림 5에 있습니다. 이 때의 동작 주파수는 200kHz이고 히트 싱크 온도는 T_HS=80^oC 조건입니다. FET-Jet Calculator™를 통해 도출된 비교 도표를 통해서 새로운 4세대1200V SiC FET의 장점을 확인할 수 있습니다. 동일한 다이 면적으로 UF4C120053K4S/K3S는 손실이 적고 우수한 반도체 효율성(99.5%)과 양호한 정션온도(T_j < 100^oC) 성능을 나타내고 있습니다. 또한 가성비가 뛰어난 UF4C120070K4S/K3S는 손실면에서는 다소 떨어질 수 있으나 그 효율성(99.4%)은 우수한 만큼 비용 대비 성능이 뛰어난 솔루션이 되겠습니다.

이러한 새로운 제품군에 대해 자세히 알아보려면 https://unitedsic.com를 방문하십시오.