SiGe整流器集肖特基整流器的效率與快速恢復(fù)二極管的熱穩(wěn)定性于一身，讓工程師能夠優(yōu)化100-200V功率電路的設(shè)計(jì)，從而達(dá)到更高的效率。該器件面向汽車(chē)、服務(wù)器市場(chǎng)和通信基礎(chǔ)設(shè)施中的應(yīng)用。這款符合AEC-Q101標(biāo)準(zhǔn)的SiGe整流器提供擴(kuò)展的安全工作區(qū)域，在175°C以下不會(huì)發(fā)生熱失控，特別適合高環(huán)境溫度的應(yīng)用。

以前設(shè)計(jì)100-200 V范圍內(nèi)的整流器電路時(shí)，工程師必須在效率和工作溫度之間進(jìn)行折衷。雖然肖特基整流器提供很高的效率，但在達(dá)到特定溫度閾值后，它們會(huì)發(fā)生熱失控。因此，它們不太適合引擎控制單元(ECU)或燃油噴射系統(tǒng)中的功率電路，因?yàn)檫@些部件的溫度通常會(huì)上升至150°C以上。替代方案是使用快速恢復(fù)整流器。此類(lèi)整流器具有極高的熱穩(wěn)定性，但它們的正向電壓非常高，因而效率較低。

SiGe和理想整流器性能

與硅技術(shù)相比，SiGe技術(shù)具有更小的禁帶寬度、更快速的開(kāi)關(guān)頻率和更高的固有載流子密度。 這在高頻率開(kāi)關(guān)特性方面帶來(lái)了優(yōu)勢(shì)，正因?yàn)槿绱耍琒iGe技術(shù)已經(jīng)集成在IC內(nèi)部的射頻晶體管中。但在以前，SiGe只是作為大學(xué)論文的主題。

多年以來(lái)，Nexperia一直致力于開(kāi)發(fā)SiGe整流器技術(shù)，我們已經(jīng)擁有了一些專(zhuān)利，能夠同時(shí)滿足高效率和高溫工作這兩種明顯相互沖突的需求。但與其他重大技術(shù)創(chuàng)新相同，我們了解這種技術(shù)如何真正為客戶設(shè)計(jì)增加價(jià)值，因而只向市場(chǎng)發(fā)布經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的可擴(kuò)展技術(shù)。

圖1是Nexperia的新型SiGe整流器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化示意圖。為了進(jìn)一步增強(qiáng)這些SiGe整流器的性能，它們采用了兩引腳夾片粘合FlatPower(CFP)封裝（CFP3和CFP5），這些封裝本身就提供優(yōu)良的散熱性能。它還實(shí)現(xiàn)了腳對(duì)腳兼容，為肖特基整流器和快速恢復(fù)整流器提供簡(jiǎn)易替代。

圖1：肖特基整流器和SiGe整流器的結(jié)構(gòu)比較

如圖2所示，新器件保持了高熱穩(wěn)定性，并且擴(kuò)展了安全工作溫度范圍– 在本例中達(dá)到145 °C，超過(guò)這個(gè)溫度之后，肖特基整流器就開(kāi)始出現(xiàn)熱失控。相反，我們的SiGe整流器在超過(guò)175°C的溫度下也能保持穩(wěn)定，這個(gè)溫度是CFP封裝的指定極限。

圖2：肖特基整流器和SiGe整流器的泄漏電流與外殼溫度。當(dāng)泄漏電路的增長(zhǎng)成為超指數(shù)增長(zhǎng)時(shí)，就會(huì)發(fā)生熱失控。

為了解決效率問(wèn)題，我們?cè)趫D3中看到，快速恢復(fù)整流器的正向電壓通常大約為0.9 V。Nexperia的第一款SiGe二極管具有整個(gè)系列產(chǎn)品中目前最低的泄漏電流(1 nA)，如曲線所示，這等同于大約0.75 V的正向電壓，具有150 mV的優(yōu)勢(shì)。因而傳導(dǎo)損耗減少了大約20%。這種優(yōu)勢(shì)如何轉(zhuǎn)化為效率，取決于多個(gè)因素，最重要的是應(yīng)用的占空比。據(jù)粗略估計(jì)，效率預(yù)期會(huì)提高5%至10%，保持與最佳快速恢復(fù)二極管相同的熱穩(wěn)定性。

圖3：肖特基整流器、SiGe整流器、快速恢復(fù)整流器的前向電壓與泄漏電流之間的權(quán)衡。SiGe整流器的泄漏電流比肖特基整流器低兩個(gè)數(shù)量級(jí)，前向壓降比快速恢復(fù)整流器低大約20%。

新產(chǎn)品系列的起步

新技術(shù)的問(wèn)世似乎很有希望解決一大設(shè)計(jì)難題，但在解決技術(shù)方面的問(wèn)題之后，人們擔(dān)憂的下一個(gè)問(wèn)題是“它的易用性如何？”。SiGe是一種新的整流器材料，使用SiGe整流器也沒(méi)有技術(shù)限制。事實(shí)上，在某些情況下，我們的SiGe整流器基本上是肖特基整流器的簡(jiǎn)易替代。同樣，也不存在生產(chǎn)問(wèn)題，Nexperia在漢堡前端生產(chǎn)基地中處理標(biāo)準(zhǔn)硅晶圓。

新的SiGe整流器是Nexperia功率二極管產(chǎn)品的完美補(bǔ)充，該產(chǎn)品采用夾片粘合CFP封裝，目前包括100多個(gè)肖特基整流器和快速恢復(fù)整流器，這一數(shù)字還在繼續(xù)增加。最早的四款120 V SiGe整流器已經(jīng)推出，在今后幾周內(nèi)，我們還將發(fā)布額定電壓為150 V或200 V的八款器件。所有器件都符合AEC-Q101標(biāo)準(zhǔn)，適合汽車(chē)應(yīng)用，根據(jù)幾家汽車(chē)制造商的要求，它們甚至通過(guò)了2倍AEC-Q101使用壽命測(cè)試。SiGe整流器設(shè)想中的其他大規(guī)模市場(chǎng)應(yīng)用包括LED照明和通信基礎(chǔ)設(shè)施。

審核編輯：郭婷