在电力电子领域，工程师一直以来有着6大诉求：更优秀的性能、更高的能效、更好的成本、更强的鲁棒性、更多的设计裕量，以及设计灵活性。
基于上述诉求，前不久，UnitedSiC（联合碳化硅）公司最新推出了UJ4C/SC 750V第四代碳化硅场效应管（SiC FET）系列产品，其中包括9款器件。这之中就包括了号称“业界最小导通电阻（RDS(on)）”的6mΩ产品。据了解，这款产品能够帮助工程师将系统设计推到新的境界。
日前，EDN收到UnitedSiC的邀请，对这一新产品进行了采访。
据UnitedSiC公司亚太区销售副总裁刘鲁伟介绍，这款6mΩ、750V的器件，其性能相比以往的7mΩ、650V器件获得进一步的提升（由于半导体技术的进步，其成本并不会有明显提升）。据介绍，UnitedSiC的750V系列在年初已有两款产品——18mΩ和60mΩ——被客户采用并实现量产。在此基础上，该公司又新增了9、11、23、33、44mΩ五种器件，并且均有TO-247-3L（3脚）和4L（4脚）两种封装规格选择。
该系列产品还具有“业界最优”的性能指数。由于该公司SiC FET的一致性出色，因此相对来说驱动也比较简单——栅极开启门限VTH=5V，栅极驱动0-12V——兼容市场上所有的硅基IGBT、硅基MOSFET以及常用SiC MOSFET。
此外，6mΩ器件主要应用在电动车驱动部分，因此UnitedSiC还特别增加了一个特性，就是有5μs的短路承受能力。
下图列出了UnitedSiC第四代750V碳化硅MOSFET的所有产品，加上今年年初推出的4款器件，总共包含13款器件，希望能为工程师提供更多的选择。
下图是不同厂商最小导通电阻的对比，左边是650V，右边是750V。从中可以看出，UnitedSiC 750V产品的导通电阻仅为onsemi的一半。此外，他强调，以往市场上主要是650V产品，现在UnitedSiC把第四代产品推到750V，其中很重要的考量就是电动车应用——主流的电动车，电压基本都在400V以上，因此用750V器件来应对这个市场就比较从容。
刚才提到，该公司6mΩ器件特别新增了5μs的短路耐受能力。这个指标尤其对于电动汽车非常重要，这对于工程师来讲，可以让其有足够多的时间做一些设计保护。
随后，UnitedSiC公司亚太区FAE经理Richard Chen介绍了UnitedSiC第四代产品的性能指数，包括以下三点：
1. RDS(on)×面积。这个指标可以在常用的温度范围带来极低的导通损耗。对于给定的面积或封装形式，可以在有效温度范围之内将传导损耗降到最低。
2. 硬开关。传统上衡量开关好坏的方法是确定传导损耗的大小，以及开关损耗占传导损耗的比例。第四代产品除了使导通损耗获得降低以外，还优化了开关损耗。通过FoM这一性能指标来看，其开关损耗与导通损耗之比，要比竞争对手好将近2倍。
3. 软开关。除了传导损耗以外，还要针对管子的寄生参数做优化，这样就可以让开关频率得到提高，从而让功率密度更高。另外就是驱动的损耗。由于具有较低的Qg×Vdrive，因此栅极驱动损耗就可以做到非常低。再就是出色的体二极管可以实现可靠的无谐振运行。
至于“上述性能提升是如何实现的？”这个问题，刘鲁伟告诉EDN记者：“在制造上，不像第二代到第三代，我们从4吋跑到6吋，材料上有大的变化，第三代到第四代，不管是从IP、外延还是SiC基材来讲，其实都是一样的。第三代到第四代的改进，更多的是在设计思路上。相同的晶圆尺寸可以制作更多器件，同时兼顾性能指标。”
下图展示了SiC材料的极限（RdsA与BV之间的关系）。从中可以看出，与市面上的硅基MOSFET和其他SiC MOSFET相比，UnitedSiC第四代Cascode（共源共栅）器件最接近于理论技术极限。
UnitedSiC最新SiC FET的推出，让工程师针对所需的功率等级，可以有更多的器件进行选择。这样就可以让其可以针对能效、成本和散热进行优化。
在应用上，在电动车车载充电器方面，UnitedSiC第四代SiC器件可以适用于前级的OBC以及DC/DC两个部分。
在电驱方面，工程师可以根据客户需求，采用6、9、11mΩ多款器件并联的方式来实现设计。他补充说，由于未来的电池电压可能由400V转变到500V，因此选用这次所发布的750V的管子就可以无缝切换。
目前，牵引逆变应用还是以IGBT的设计为主，但是采用UnitedSiC 6mΩ器件并联的方式，在满载时能将损耗降到原本的1/3左右。另外，实际上，汽车在行驶过程中大部分时间都是处于中载和轻载状态，因此，在这种情况下，其损耗可以降低5到6倍，进而就可使汽车的行驶距离得到大幅延长。至于其原因，就是SiC FET没有膝点电压，在所有负载条件下开关损耗就比IGBT还要更好。
在牵引逆变应用方面，很多厂商都开始采用SiC的设计。如果采用UnitedSiC的器件进行设计，在同样的面积下可实现更低的传导损耗，也即可以获得更高的效率。又或者，如果用户希望降低设计的面积，UnitedSiC的器件可以使其降低大概一半的样子，也即可以使功率密度更高。
在电动汽车无线充电应用方面，通过使用UnitedSiC低阻抗的器件，就能够更大程度地发挥优势。UnitedSiC的SiC器件除了Cascode以外，还有JFET的类型。通过将SiC JFET器件导入到二次侧的整流部分，由于其是常通型器件，因此在通信丢失的时候，就可以通过将变压器的两端短路而避免能量持续的传递，进而避免对受电系统造成破坏。
在充电桩部分，这类系统已经非常成熟，通过UnitedSiC的器件可以使系统得到优化。
在断路器方面，可以使用UnitedSiC低RDS(on)的器件替代机械式断路器，而使系统面积得到降低并避免出现电弧放电。
在IT基础设施方面，这个市场传统上都是以硅基的超级结MOSFET为主。由于采用UnitedSiC的Cascode结构，其驱动电路设计与硅基一样，因此，用户可以很方便地将UnitedSiC第四代SiC导入到图腾柱拓扑或LLC谐振DC/DC转换器上，而达到更高的性能。
同时，UnitedSiC针对图腾柱PFC应用还设计了一款3.6kW的开发板。通过下图的效率测试曲线可知，用户可以针对不同的效率点选用不同的器件来进行优化。另外，这也可以使成本得到优化。
在LLC谐振电路应用方面，就3kW DC/DC转换器而言，由于驱动部分和硅基超级结相同，因此采用UnitedSiC的SiC器件可以很方便地导入，同时能够带来效率提升。
另外，UnitedSiC还推出了新版FET-Jet计算工具2.0。这款网络计算器可以支持总共26种电源拓扑，包括AC/DC、DC/DC（非隔离型和隔离型）。通过这款计算器，研发工程师可以基于所用拓扑，获得器件损耗以及系统效率的信息、驱动设计的优化，以及RC吸收电路的推荐值，从而大幅节省设计时间。在选型上，也可以获得最优的选择。同时，UnitedSiC最新发布的全系列的750V器件，也都包含在内。
总结
UnitedSiC最新发布的UJ4C/SC全系列750V SiC FET当中，最低RDS(on)的器件将导通损耗推到了6mΩ的新低。
多达13种规格的器件可供工程师选择，增加了设计的灵活性。
此外，这些器件在各方面的性能都达到了新的高度。
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