瑞萨电子的三款新型高压 GaN FET

快速阅读: 据《电子说明符》称，瑞萨推出三款650V氮化镓FET，适用于数据中心、电动汽车等高功率场景。采用SuperGaN技术，提升效率与功率密度，兼容硅驱动，降低系统成本。

瑞萨电子最近推出了三款新的高压650V氮化镓场效应晶体管（GaN FET），适用于人工智能数据中心和服务器电源系统，包括新的800V高压直流（HVDC）架构、电动汽车充电、不间断电源（UPS）电池备用设备、电池储能以及太阳能逆变器。这些第四代Plus（Gen IV Plus）器件专为多千瓦级应用而设计，结合了高效氮化镓技术与兼容硅的栅极驱动输入，大幅降低开关功率损耗，同时保留了硅FET的操作简便性。提供TOLT、TO-247和TOLL封装选项，这些器件为工程师提供了定制其热管理和电路板设计以适应特定电源架构的灵活性。

新推出的TP65H030G4PRS、TP65H030G4PWS和TP65H030G4PQS器件利用了强大的SuperGaN平台，这是一种由Transphorm公司首创并经现场验证的耗尽模式（d-mode）常关型架构，该公司于2024年6月被瑞萨收购。基于低损耗d-mode技术，这些器件在效率方面优于硅、碳化硅（SiC）和其他氮化镓产品。此外，它们通过较低的栅极电荷、输出电容、交叉损耗和动态电阻影响，最小化了功率损耗，并具有比当前增强模式（e-mode）氮化镓器件更高的4V阈值电压。

这些新的Gen IV Plus产品基于比前代Gen IV平台小14%的芯片，实现了30毫欧（mΩ）的更低导通电阻（RDS(on)），将导通电阻降低了14%，并在导通电阻-输出电容乘积的优值（FOM）上提升了20%。更小的芯片尺寸不仅降低了系统成本，也减少了输出电容，从而提高了效率与更高的功率密度。这些优势使Gen IV Plus器件非常适合对成本敏感且热要求高的应用，其中高性能、高效率和小体积是关键因素。它们与现有设计完全兼容，便于升级替换，同时保留了现有的工程投资。

这些器件采用紧凑的TOLT、TO-247和TOLL封装，提供最广泛的封装选择，以满足从1kW到10kW甚至更高功率（通过并联）的电源系统的散热性能和布局优化需求。新的表面贴装封装包括底部热传导路径（TOLL）和顶部热传导路径（TOLT），可实现更低的外壳温度，在需要更高导通电流时，更易于实现器件并联。此外，TO-247封装具有更高的散热能力，适合更高功率应用。

“Gen IV Plus氮化镓器件的推出标志着自去年瑞萨收购Transphorm以来的第一个重大新产品里程碑，”瑞萨氮化镓业务部副总裁普里米特·帕里克表示，“未来版本将把经过现场验证的SuperGaN技术与我们的驱动器和控制器相结合，提供完整的电源解决方案。无论作为独立的FET使用，还是与瑞萨的控制器或驱动器集成到完整的系统解决方案中，这些器件都将为设计出更高功率密度、更小体积、更高效率且总系统成本更低的产品提供清晰的路径。”

独特的耗尽模式（d-mode）与之前的d-mode氮化镓产品一样，新的瑞萨器件采用了一个集成的低电压硅MOSFET——这种独特配置实现了无缝的常关操作，同时充分捕捉了高压氮化镓的低损耗、高效率开关优势。由于它们使用硅FET作为输入级，SuperGaN FET可以使用现货供应的栅极驱动器进行驱动，而不是通常用于e-mode氮化镓所需的专用驱动器。这种兼容性简化了设计，并降低了系统开发人员采用氮化镓的障碍。

基于氮化镓的开关器件正迅速成为下一代功率半导体的关键技术，由电动汽车（EV）、逆变器、人工智能数据中心服务器、可再生能源和工业电源转换的需求推动。与碳化硅和基于硅的半导体开关器件相比，它们提供了更高的效率、更高的开关频率和更小的体积。瑞萨在氮化镓市场中拥有独特的优势，提供全面的解决方案，既包括高功率也包括低功率的氮化镓FET，而许多供应商的成功主要集中在低功率器件上。这种多样化的产品组合使瑞萨能够服务于更广泛的应用和客户需求。

迄今为止，瑞萨已向高功率和低功率应用发货超过2000万件氮化镓器件，代表了超过3000亿小时的实际运行时间。

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