意法半导体氮化镓功率半导体PowerGaN系列首发,让电源能效更高、体积更纤薄

2021年12月17日 13:13

服务多重电子应用领域的全球半导体领导者意法半导体(STMicroelectronics,简称ST;纽约证券交易所代码:STM)推出了一个新系列——氮化镓(GaN)功率半导体。该系列产品属于意法半导体的STPOWER产品组合,能够显著降低各种电子产品的能耗和尺寸。该系列的目标应用包括消费类电子产品的内置电源,例如,充电器、PC机外部电源适配器、LED照明驱动器、电视机等家电。消费电子产品内置电源的全球产量很大,如果提高能效,可大幅减少二氧化碳排放。在功率更高的应用中,意法半导体的PowerGaN器件也适用于电信电源、工业驱动电机、太阳能逆变器、电动汽车及其充电设施。

意法半导体汽车与分立器件产品部副总裁、功率晶体管事业部经理Edoardo Merli表示:“基于GaN的产品商用是功率半导体的下一个攻坚阶段,我们已准备好释放这一激动人心的技术潜力。今天,ST发布了STPOWER产品组合的新系列的首款产品,为消费、工业和汽车电源带来突破性的性能。我们将逐步扩大PowerGaN产品组合,让任何地方的客户都能设计更高效、更小的电源。”

技术细节

氮化镓(GaN)是一种宽带隙复合半导体材料,电压耐受能力比传统硅材料高很多,而且不会影响导通电阻性能,因此可以降低导通损耗。此外,GaN产品的开关能效也比硅基晶体管高,从而可以取得非常低的开关损耗。开关频率更高意味着应用电路可以采用尺寸更小的无源器件。所有这些优点让设计人员能够减少功率变换器的总损耗(减少热量),提高能效。因此,GaN能更好地支持电子产品轻量化,举例来说,与目前随处常见的充电器相比,采用GaN晶体管的PC机电源适配器更小、更轻。

据第三方测算,在使用GaN器件后,标准手机充电器最多可瘦身40%,或者在相同尺寸条件下输出更大的功率,在能效和功率密度方面也可以取得类似的性能提升,适用于消费、工业、汽车等各种电子产品。

作为意法半导体新的G-HEMT晶体管产品家族的首款产品,650V SGT120R65AL具有120mΩ的最大导通电阻(Rds(on))、15A的最大输出电流和优化栅极驱动的开尔文源极引脚。该产品目前采用行业标准的PowerFLAT 5x6 HV紧凑型贴装封装,其典型应用是PC适配器、USB壁式充电器和无线充电。

正在开发的650V GaN晶体管现在有工程样品提供,其中120mΩ Rds(on)的SGT120R65A2S采用2SPAK™高级层压封装,取消了引线键合工序,提高了大功率高频应用的能效和可靠性,SGT65R65AL和SGT65R65A2S的导通电阻都是65mΩ Rds(on),分别采用PowerFLAT 5x6 HV和2SPAK封装。这些产品预计在2022年下半年量产。

此外,G-FET系列还推出一个新的共源共栅GaN晶体管SGT250R65ALCS,采用PQFN 5x6封装,导通电阻为250mΩ Rds(on),将于2022年第三季度提供样品

G-FET™晶体管系列是一种非常快、超低Qrr、稳健的GaN共源共栅或d模式FET,带有标准硅栅极驱动,适用于各种电源设计。

G-HEMT™晶体管系列是一种超快、零Qrr的增强模式HEMT,并联简易,非常适合频率和功率非常高的应用。

G-FET和G-HEMT都属于STPOWER产品组合的PowerGaN系列。

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