Renesas Electronics Corporation przedstawił trzy nowe tranzystory GaN FET o wysokim napięciu 650 V przeznaczone do centrów danych AI i systemów zasilania serwerów. Z kolei nowa architektura 800 V HVDC umożliwia ładowanie pojazdów elektrycznych, stosowania w aplikacjach takich jak zasilanie awaryjne UPS, magazynowanie energii w bateriach oraz w falownikach słonecznych. Zaprojektowane z myślą o zastosowaniach klasy wielokilowatowej, tranzystory czwartej generacji plus (Gen IV Plus) łączą w sobie wysokowydajną technologię GaN z wejściem sterującym bramką kompatybilnym z krzemem, co znacznie zmniejsza straty mocy przełączania, zachowując jednocześnie prostotę obsługi krzemowych tranzystorów FET. Elementy te są dostępne w obudowach TOLT, TO-247 i TOLL. Daje to inżynierom elastyczność w dostosowywaniu zarządzania temperaturą i projektowaniu płytki do konkretnych architektur zasilania.

Nowe tranzystory TP65H030G4PRS, TP65H030G4PWS i TP65H030G4PQS wykorzystują  platformę SuperGaN®, sprawdzoną w praktyce architekturę typu depletion mode (d-mode) normally-off, opracowaną przez firmę Transphorm przejętą przez Renesasa w czerwcu 2024 roku. Tranzystory oparte na technologii d-mode o niskich stratach oferują wyższą wydajność niż produkty krzemowe, węglika krzemu (SiC) i inne produkty GaN. Ponadto minimalizują straty mocy dzięki niższym ładunkom bramki, pojemności wyjściowej, stratom przejściowym i wpływowi rezystancji dynamicznej, przy wyższym napięciu progowym 4 V. Takich parametrów nie można osiągnąć w przypadku obecnie dostępnych tranzystorów GaN (e-mode).

Zbudowane na matrycy, która jest o 14 procent mniejsza niż poprzednia platforma Gen IV, nowe produkty Gen IV Plus osiągają niższy R_DS(on) wynoszący 30 miliohmów (mΩ), zmniejszając rezystancję przewodzenia o 14 procent i zapewniając 20-procentową poprawę współczynnika jakości (FOM) rezystancji przewodzenia i pojemności wyjściowej. Mniejszy rozmiar matrycy zmniejsza koszty systemu i obniża pojemność wyjściową. Skutkuje to wyższą wydajnością i gęstością mocy. Te zalety sprawiają, że urządzenia Gen IV Plus idealnie nadają się do zastosowań, w których liczy się koszt, wymagania termiczne, wysoka wydajność, sprawność i niewielkie rozmiary. Są one w pełni kompatybilne z istniejącymi projektami, co ułatwia modernizację, przy jednoczesnym zachowaniu dotychczasowych inwestycji inżynieryjnych.

Nowoczesne obudowy

Tranzystory dostępne w kompaktowych obudowach TOLT, TO-247 i TOLL zapewniają opcji obudów pozwalającą dostosować wydajność termiczną i optymalizację układu dla systemów zasilania o mocy od 1 kW do 10 kW. W przypadku połączeń równoległych możliwe są nawet zastosowania dla wyższych mocy. Nowe obudowy do montażu powierzchniowego zawierają ścieżki przewodzenia ciepła od spodu (TOLL) i od góry (TOLT), które zapewniają niższe temperatury obudowy, umożliwiając łatwiejsze równoległe łączenie urządzeń, gdy wymagane są wyższe prądy przewodzenia. Ponadto powszechnie stosowana obudowa TO-247 zapewnia klientom wyższą wydajność cieplną, umożliwiającą osiągnięcie większej mocy.

– Wprowadzenie na rynek tranzystorów Gen IV Plus GaN stanowi pierwszy ważny kamień milowy w zakresie nowych produktów od czasu przejęcia firmy Transphorm przez Renesas w zeszłym roku. Przyszłe wersje będą łączyć sprawdzoną w praktyce technologię SuperGaN z naszymi sterownikami i kontrolerami, zapewniając kompletne rozwiązania zasilające. Niezależnie od tego, czy będą one używane jako samodzielne tranzystory FET, czy zintegrowane z kompletnymi projektami rozwiązań systemowych z kontrolerami lub sterownikami Renesas, urządzenia te zapewnią jasną ścieżkę do projektowania produktów o większej gęstości mocy, mniejszej powierzchni i lepszej wydajności przy niższych całkowitych kosztach systemu — powiedział Primit Parikh, wiceprezes działu GaN w firmie Renesas.

Unikatowa konstrukcja d-mode Normally-off zapewniająca niezawodność i łatwą integrację

Podobnie jak poprzednie produkty GaN d-mode, nowe urządzenia Renesas wykorzystują zintegrowany niskonapięciowy krzemowy tranzystor MOSFET – unikatową konfigurację, która zapewnia płynną pracę w trybie normally-off, jednocześnie w pełni wykorzystując zalety wysokiego napięcia GaN, takie jak niskie straty i wysoka wydajność przełączania. Ponieważ w stopniu wejściowym stosowane są krzemowe tranzystory FET, tranzystory FET SuperGaN są łatwe do sterowania za pomocą standardowych, dostępnych w sprzedaży sterowników bramkowych, a nie specjalistycznych sterowników, które są zwykle wymagane w przypadku GaN w trybie e-mode. Ta kompatybilność upraszcza projektowanie i obniża barierę adaptacji GaN dla twórców systemów.

Urządzenia przełączające oparte na GaN szybko zyskują na popularności jako kluczowe technologie dla półprzewodników mocy nowej generacji. Zainteresowanie tymi elementami wynika z dynamicznego rozwijania pojazdów elektrycznych (EV), falowników, serwerów centrów danych AI, energii odnawialnej i przemysłowej konwersji mocy. W porównaniu z urządzeniami przełączającymi opartymi na SiC i krzemie zapewniają one wyższą wydajność, wyższą częstotliwość przełączania i mniejsze rozmiary.

Firma Renesas dostarczyła już ponad 20 milionów tranzystorów GaN do zastosowań o dużej i małej mocy, co odpowiada ponad 300 miliardom godzin użytkowania w terenie.

Źródło: informacje prasowe