安森美SiC MOSFET：电动汽车电源转换的新时代

碳化硅（SiC）器件凭借其卓越的性能表现，正在电力电子领域掀起一场革命。与传统的硅（Si）MOSFET和IGBT相比，SiC器件具有更高的运行频率、更低的开关和导通损耗以及更好的热导率，这使得它们在实现高功率密度设计时更具优势。安森美（onsemi）最新发布的1200V分立器件和模块中的M3S技术进一步推动了这一趋势，特别是在电动汽车应用中展现了巨大潜力。

SiC器件的优势

SiC器件的独特材料特性使其在多个方面优于传统Si器件：

高运行频率：SiC器件可以实现更高的开关频率，从而减少磁性元件的尺寸，提高系统的功率密度。

低开关和导通损耗：SiC器件的电介质击穿强度更高、能量带隙更宽且热导率更优，这些特性有助于降低开关和导通损耗，提升能效。

更宽的工作温度范围：SiC器件可以在更宽的温度范围内稳定工作，适合严苛环境下的应用。

这些优势使SiC器件在电动汽车的关键组件中得到广泛应用，如主驱逆变器、DC-DC转换器和车载充电器（OBC）等。

安森美的M3S技术

安森美推出的M3S技术代表了SiC MOSFET技术的最新进展。该技术历经三代发展，从第一代M1到第三代M3，不断优化性能并降低导通电阻（RSP）。M3S技术特别适用于低电池电压领域的高速开关应用，提供650V和1200V两种电压等级选项。

技术说明：

M1：采用经典的平面DMOS结构，标志着安森美首次进军SiC MOSFET市场。

M2：布局从正方形转变为细长的六边形，提高了单元电芯密度，并将衬底减薄70%以上，降低了寄生电阻，使RSP下降20%。

M3：引入条形设计，大幅减小单元电芯间距，使RSP再降30%。M3技术分为M3S和M3E/M3T两种产品线，M3S专注于超低RSP，适合高速应用。

产品组合： M3S 650V SiC MOSFET器件广泛应用于400V电动汽车市场，尤其适用于车载充电器和DC-DC转换器。该系列产品提供三种封装选项（TO-247-3、TO-247-4和D2Pak），导通电阻分别为23mΩ和32mΩ。不同封装的电容相似，但功耗（PD）和结至外壳热阻（RθJC）略有差异。

TO-247-4：四引脚版本通过开尔文源连接，显著降低了栅极环路中的寄生电感，提升了开关性能，降低了漏源电压尖峰和栅极振铃，从而降低EMI并提高可靠性。

D2PAK：紧凑尺寸适合高集成度和高密度设计，但散热管理更具挑战性，因其散热焊盘需通过PCB连接到散热片，增加了额外的热阻。

应用场景与优势

SiC MOSFET在电动汽车中的应用主要集中在以下几个方面：

主驱逆变器：SiC MOSFET的低损耗和高效率特性使其成为主驱逆变器的理想选择，能够显著提升车辆的整体能效。

DC-DC转换器：SiC器件的高开关频率和低损耗有助于减小磁性元件的体积，提高变换器的功率密度和效率。

车载充电器（OBC）：使用SiC器件替代基于Si的电源MOSFET，不仅提高了OBC的功率密度和能效，还降低了系统成本。

未来展望

随着电动汽车市场的快速发展，SiC器件的需求将持续增长。安森美通过不断的技术创新和产品优化，致力于为客户提供高性能、低成本的解决方案。M3S技术的成功推出，不仅展示了SiC器件在电动汽车领域的巨大潜力，也为未来的电源转换技术指明了方向。

总之，SiC MOSFET以其卓越的性能和广泛的适用性，正在成为电力电子领域的关键技术。安森美凭借其先进的M3S技术，在推动电动汽车电源转换技术进步的同时，也为行业带来了更多可能性。我们期待看到更多基于这项技术的创新应用，进一步推动电动汽车和其他高要求行业的技术发展。