高压分立Si MOSFET (≥ 2 kV)及其应用
作者：littelfuse产品工程师sachin shridhar paradkar、产品经理raymon zhou 和产品总监josé padilla
在现今电力电子领域，高压（hv）分立功率半导体器件变得越来越重要，littelfuse提供广泛的分立hv硅(si)mosfet产品系列以满足发展中的需求。这些产品具有较低的损耗、更好的雪崩特性，以及高可靠性。本文重点介绍littelfuse提供的≥2 kvhv分立硅mosfet器件。
分立hv si mosfet产品系列市场对比
图1显示littelfuse在hv分立si mosfet市场具有领导地位，特别是在1700v以上产品。作为业界最高电压阻断能力（高达4700v）器件的制造商，littelfuse是1700v以上hv分立si mosfet器件的唯一供应商，是市场领导者，目前没有其他制造商提供这种hv水平的分立si mosfet器件。littelfuse拥有广泛的产品系列、具有竞争力的产品性能和先进的技术，能够支持客户成功地开发需求严苛的应用。
littelfuse分立hv si mosfet产品系列
图2描述littelfuse公司从2000v至4700v独特且广泛的分立hv硅mosfet产品系列。关键是这些n沟道分立hv mosfet可以同时采用标准封装和独特封装供货，额定电流范围从200 ma到6 a，功率耗散能力范围从78w到960 w。这些hv mosfet能够承受高雪崩能量，专门设计用于需要极高阻断电压的快速开关电源应用。hv mosfet器件是激光和x射线发生系统、hv电源、脉冲电源等应用的最佳解决方案，尤其适合中压电机驱动、光伏（pv）逆变器、高压柔性直流输电(hvdc)、机车牵引和不间断电源（ups）中的辅助电源。
此外，由于hv分立si mosfet的导通电阻具有正温度系数，因此适用于并联。与采用串联的低电压mosfet方法相比，这些hv分立器件提供了高可靠以及更佳的成本解决方案。图3列举了对比使用串联低压(lv) mosfet方案，使用littelfuse高压分立si mosfet在实施hv设计方面的主要优势。
图3：与低压mosfet相比，利用littelfuse的hv si mosfet构建hv设计的主要优势
封装——独特的hv封装和专有绝缘封装
littelfuse提供具有多种优势的独特hv封装和专有绝缘封装，可为客户带来附加值。在高电压和高功率应用中，功率器件的散热至关重要。器件封装会极大地影响功率器件的热性能。ixys-littelfuse开发的独特hv封装和专有isoplus™封装能解决hv应用中的绝缘和热管理等关键问题。如图4所示，littelfuse hv封装与标准封装之间的差异。
littelfuse hv封装具有更长的爬电距离，这是重要的优势。littelfuse的≥2 kv高压分立si mosfet采用的独特hv封装，例如：
用于表面贴装器件（smd）的to-263hv和to-268hv封装，以及
用于通孔技术（tht）pcb的to-247hv和plus247hv封装
在to-263hv和to-268hv封装中去除了中间的漏极引脚，在to-247hv封装中增大了漏极和源极引脚之间的距离，从而增加了爬电距离。这有助于客户在hv应用中减少可能出现的电弧状况。例如，与标准封装相比，to-263hv和to-268hv引线到引线爬电距离大约增加了一倍，分别达到4.2 mm和9.5 mm。hv应用中的另一个关键问题是电气绝缘， littelfuse专有绝缘分立isoplus™封装是实现hv设计的绝佳选择。如图5所示，设计采用dcb结构，而不是通常的铜引线框架，si晶圆焊接在上面。
图4：与标准封装相比，littelfuse hv封装提供了更长的爬电距离（引线到引线）
图5：littelfuse绝缘分立封装横截面显示dcb基底
dcb用于散热，且具有较高的电气绝缘能力，在2500 vrms下持续时间长达60秒。这能帮助客户在最终装配中省去外部散热片和附加绝缘安装步骤，具体取决于散热器的绝缘和接地概念，从而帮助客户在系统组装中节省成本。
与带有外部绝缘片的非绝缘封装相比，littelfuse绝缘式封装结点至散热片路径的整体热阻rthjh较低，从而大大改善了器件的热性能。此外，这些绝缘式封装中芯片和散热器之间的耦合电容较低，有助于改善emi。isoplus i4-pac™和isoplus i5-pac™ (isoplus264™)封装中的hv分立si mosfet显示具有上述优良特性。如图6描述，littelfuse为hv分立si mosfet提供的标准封装、hv封装和专有绝缘封装。
图6：littelfuse为hv分立si mosfet提供的标准封装、hv封装和专有绝缘封装
应用
图7a）hv辅助（aux）电源示例，它是较大系统的子系统，为栅极驱动单元、测量和监测系统以及其他安全关键功能供电。通常情况下需要小于100w的输出功率和5至48v输出电压。因此，广泛使用如图7 b)所示的反激式电路。
辅助电源的输入通常是电源转换器的hv直流母线电压。hv反激式电路的固有要求是具有极高阻断电压等级的功率器件，以承受来自变压器次边的反射电压。littelfuse公司hv分立si mosfet是hvdc高压柔性直流输电、电动汽车（ev）充电器、太阳能逆变器、中压驱动器、ups和hv电池应用中之hv aux电源的完美选择。
图7：a）带有辅助电源之逆变器简图 b）通常用于hv aux电源的反激式拓扑
littelfuse公司hv分立si mosfet的另一个应用是脉冲电源。脉冲电源包含在几分之一秒内快速释放储存的能量。图8 a)是描述脉冲电源应用的简图，利用hv mosfet在短时间内将能量从hvdc输入电容转移到负载。脉冲电源用于不同的应用中，例如高能量密度等离子体发生器、强电子束辐射、大功率微波、医疗设备、食品巴氏杀菌、水处理和臭氧生成等等。图8 b)显示脉冲电源应用示例，用于医疗诊断和病患治疗的基于超声波诊断成像。
图8：a) 脉冲电源应用简图 b) 脉冲电源应用示例——产生超声波
摘要
littelfuse独特的hv分立功率器件系列支持开发先进的hv应用，而现代hv应用的需求在近期达到空前规模。littelfuse拥有广泛的hv分立si mosfet产品系列，采用创新的hv封装和isoplus™独特封装。littelfuse公司mosfet已成为设计工程师开发新型hv应用的首选产品。littelfuse分立hv si mosfet产品系列具有广泛的市场定位，特别适用于各种应用的aux电源解决方案。
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图1显示littelfuse在hv分立si mosfet市场具有领导地位，特别是在1700v以上产品。作为业界最高电压阻断能力（高达4700v）器件的制造商，littelfuse是1700v以上hv分立si mosfet器件的唯一供应商，是市场领导者，目前没有其他制造商提供这种hv水平的分立si mosfet器件。littelfuse拥有广泛的产品系列、具有竞争力的产品性能和先进的技术，能够支持客户成功地开发需求严苛的应用。
littelfuse分立hv si mosfet产品系列
图2描述littelfuse公司从2000v至4700v独特且广泛的分立hv硅mosfet产品系列。关键是这些n沟道分立hv mosfet可以同时采用标准封装和独特封装供货，额定电流范围从200 ma到6 a，功率耗散能力范围从78w到960 w。这些hv mosfet能够承受高雪崩能量，专门设计用于需要极高阻断电压的快速开关电源应用。hv mosfet器件是激光和x射线发生系统、hv电源、脉冲电源等应用的最佳解决方案，尤其适合中压电机驱动、光伏（pv）逆变器、高压柔性直流输电(hvdc)、机车牵引和不间断电源（ups）中的辅助电源。
此外，由于hv分立si mosfet的导通电阻具有正温度系数，因此适用于并联。与采用串联的低电压mosfet方法相比，这些hv分立器件提供了高可靠以及更佳的成本解决方案。图3列举了对比使用串联低压(lv) mosfet方案，使用littelfuse高压分立si mosfet在实施hv设计方面的主要优势。
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littelfuse hv封装具有更长的爬电距离，这是重要的优势。littelfuse的≥2 kv高压分立si mosfet采用的独特hv封装，例如：
用于表面贴装器件（smd）的to-263hv和to-268hv封装，以及
用于通孔技术（tht）pcb的to-247hv和plus247hv封装
在to-263hv和to-268hv封装中去除了中间的漏极引脚，在to-247hv封装中增大了漏极和源极引脚之间的距离，从而增加了爬电距离。这有助于客户在hv应用中减少可能出现的电弧状况。例如，与标准封装相比，to-263hv和to-268hv引线到引线爬电距离大约增加了一倍，分别达到4.2 mm和9.5 mm。hv应用中的另一个关键问题是电气绝缘， littelfuse专有绝缘分立isoplus™封装是实现hv设计的绝佳选择。如图5所示，设计采用dcb结构，而不是通常的铜引线框架，si晶圆焊接在上面。
图4：与标准封装相比，littelfuse hv封装提供了更长的爬电距离（引线到引线）
图5：littelfuse绝缘分立封装横截面显示dcb基底
dcb用于散热，且具有较高的电气绝缘能力，在2500 vrms下持续时间长达60秒。这能帮助客户在最终装配中省去外部散热片和附加绝缘安装步骤，具体取决于散热器的绝缘和接地概念，从而帮助客户在系统组装中节省成本。
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图6：littelfuse为hv分立si mosfet提供的标准封装、hv封装和专有绝缘封装
应用
图7a）hv辅助（aux）电源示例，它是较大系统的子系统，为栅极驱动单元、测量和监测系统以及其他安全关键功能供电。通常情况下需要小于100w的输出功率和5至48v输出电压。因此，广泛使用如图7 b)所示的反激式电路。
辅助电源的输入通常是电源转换器的hv直流母线电压。hv反激式电路的固有要求是具有极高阻断电压等级的功率器件，以承受来自变压器次边的反射电压。littelfuse公司hv分立si mosfet是hvdc高压柔性直流输电、电动汽车（ev）充电器、太阳能逆变器、中压驱动器、ups和hv电池应用中之hv aux电源的完美选择。
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图8：a) 脉冲电源应用简图 b) 脉冲电源应用示例——产生超声波
摘要
littelfuse独特的hv分立功率器件系列支持开发先进的hv应用，而现代hv应用的需求在近期达到空前规模。littelfuse拥有广泛的hv分立si mosfet产品系列，采用创新的hv封装和isoplus™独特封装。littelfuse公司mosfet已成为设计工程师开发新型hv应用的首选产品。littelfuse分立hv si mosfet产品系列具有广泛的市场定位，特别适用于各种应用的aux电源解决方案。
谷歌推出Visual Core芯片,将优化头显摄像头,量产仍是问题
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