如何正確理解功率器件的FoM？

Tips

在電源應(yīng)用中，哪怕已經(jīng)確定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、頻率和負(fù)載范圍等需求，工程師短時(shí)間內(nèi)也很難判斷哪一種開(kāi)關(guān)技術(shù)最好……“品質(zhì)因數(shù)”（Figure of Merit, FoM），就是幫助電源設(shè)計(jì)人員直觀衡量功率器件性能優(yōu)劣的重要概念，特別是損耗描述方面，在挑選功率器件時(shí)可以發(fā)揮“神助攻”。

FoM其中一個(gè)指標(biāo)是RDS x Area、器件導(dǎo)通電阻與晶粒面積的乘積，它有效表明了給定晶粒體積與導(dǎo)電損耗的關(guān)系，即始終可以通過(guò)提高晶粒體積降低導(dǎo)通電阻，但是電容、開(kāi)關(guān)損耗和成本也會(huì)隨之增加。

RDS(on) x Eoss是另一個(gè)指標(biāo)，它結(jié)合了導(dǎo)電損耗與開(kāi)關(guān)損耗，開(kāi)關(guān)損耗是由器件輸出電容內(nèi)存儲(chǔ)的能量造成的，該指標(biāo)對(duì)硬開(kāi)關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)十分重要。

RDS(on) x Qg也是指標(biāo)之一，即器件導(dǎo)通電阻與門級(jí)電荷的乘積，RDS(on)越小則導(dǎo)通損耗越小，Qg越小則開(kāi)關(guān)速度越快、動(dòng)態(tài)功耗更小，因此RDS(on) x Qg越小，功率器件綜合性能越優(yōu)秀。

更多指標(biāo)，例如各種開(kāi)關(guān)類型的溝道影響和反向?qū)щ姄p耗可以用RDS(on) x Qrr這一指標(biāo)描述；在高頻軟開(kāi)關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中表示性能的一個(gè)指標(biāo)是RDS(on) x Coss,tr，其中的tr表示“與時(shí)間相關(guān)”等等……

通過(guò)對(duì)比不同功率器件的品質(zhì)因數(shù)FoM（一般越小越好），電源設(shè)計(jì)人員可以確定最適合其設(shè)計(jì)的技術(shù)，這不僅適用于特定的產(chǎn)品規(guī)格，也可以廣泛對(duì)比各種拓?fù)?、功率等?jí)的產(chǎn)品性能。

FoM行業(yè)新標(biāo)桿

Qorvo 第4代 SiC FET


備受矚目的Qorvo第4代SiC FET可以為業(yè)界提供了一流的開(kāi)關(guān)速度、更低的開(kāi)關(guān)損耗、更高的效率等性能，包括5.4~60mohm導(dǎo)通電阻的750V UJ4C/SC系列、23~70mohm導(dǎo)通電阻的1200V UF4C/SC系列等產(chǎn)品，能夠?yàn)殡娫丛O(shè)計(jì)人員提供多種器件選項(xiàng)和優(yōu)異的設(shè)計(jì)靈活性，有助于打造具有成本效益的SiC電源解決方案。

通過(guò)以下系列圖片，了解Qorvo第4代 SiC FET與其他先進(jìn)廠商SiC MOSFET的FoM差異。

750V SiC FET與同類產(chǎn)品的FoM參數(shù)歸一化對(duì)比

*基于20~30mohm SiC MOSFET的公開(kāi)Datasheet數(shù)據(jù)（截至2022年7月）

1200V SiC FET與同類產(chǎn)品的FoM參數(shù)歸一化對(duì)比

*基于30~40mohm、TO-247-3L和TO-247-4L封裝SiC MOSFET的公開(kāi)Datasheet數(shù)據(jù)（截至2022年4月）

在硬開(kāi)關(guān)、軟開(kāi)關(guān)等細(xì)分應(yīng)用中，電源設(shè)計(jì)人員關(guān)注的FoM指標(biāo)也有所側(cè)重。通過(guò)以下匯總的數(shù)據(jù)表結(jié)果，可以看出：與同類SiC MOSFET相比，Qorvo第4代SiC FET系列在硬開(kāi)關(guān)和軟開(kāi)關(guān)電路中提供更低的導(dǎo)通損耗、簡(jiǎn)單的柵極驅(qū)動(dòng)和更低的開(kāi)關(guān)損耗。

750V SiC FET①硬開(kāi)關(guān)：基于低RDS(on) x Eoss/Qoss 的最低總損耗，優(yōu)于同類產(chǎn)品近1.5倍。②軟開(kāi)關(guān)：持續(xù)的低RDS(on) x Coss,tr可在軟開(kāi)關(guān)應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)更高的功率密度，Qg x VDrive的柵極驅(qū)動(dòng)損耗較同類產(chǎn)品低2.5~6倍。

③RDSx Area：在特定尺寸或封裝類型下，整體有效溫度范圍內(nèi)的傳導(dǎo)損耗最低。

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1200V SiC FET①硬開(kāi)關(guān)：基于低RDS(on)x Eoss/Qoss的最低總損耗，優(yōu)于同類產(chǎn)品近2倍。②軟開(kāi)關(guān)：持續(xù)的低RDS(on)x Coss,tr可在軟開(kāi)關(guān)應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)更高的功率密度，Qgx VDrive的柵極驅(qū)動(dòng)損耗較同類產(chǎn)品低5~10倍。③RDSx Qg：非常低的RDSx Qg和0-12V柵極驅(qū)動(dòng)電壓可降低驅(qū)動(dòng)損耗，特別在高頻軟開(kāi)關(guān)應(yīng)用中；有助于簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)和減少板級(jí)散熱管理。

TOLL封裝一小步高功率密度應(yīng)用一大步

從傳統(tǒng)封裝過(guò)渡到新型封裝和熱解決方案是功率器件發(fā)展的重要趨勢(shì)之一。2023年3月，Qorvo重磅發(fā)布TOLL封裝的高功率5.4mohm 750V SiC FET，為受空間限制的應(yīng)用場(chǎng)景提供高能效、高功率密度的產(chǎn)品選擇，賦能服務(wù)器、數(shù)據(jù)中心、可再生能源和儲(chǔ)能、汽車和工業(yè)充電等領(lǐng)域。

對(duì)比市面上600/750V功率器件，Qorvo第4代SiC FET在導(dǎo)通電阻、輸出電容等FoM方面表現(xiàn)出色，例如在TOLL封裝中，5.4mohm的導(dǎo)通電阻，比同類產(chǎn)品中領(lǐng)先的Si MOSFET、SiC MOSFET和GaN晶體管等還要低4-10倍。

這款新品的TOLL 封裝尺寸相比D2PAK表面貼裝器件減少30％，高度僅為2.3mm，相當(dāng)于同類產(chǎn)品的一半。盡管尺寸縮小，但先進(jìn)的制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)了從結(jié)到殼的行業(yè)領(lǐng)先的0.1°C/W 熱阻。其他優(yōu)異特性如直流電流額定值為120A，最高可達(dá)144°C，在0.5毫秒內(nèi)脈沖額定電流可高達(dá)588A等，使其推出之際就受到了業(yè)界的廣泛關(guān)注。

目前，在行業(yè)知名媒體《行家說(shuō)三代半》的“年度優(yōu)秀產(chǎn)品獎(jiǎng)”評(píng)選中，Qorvo第4代750V SiC FET正與其他62家優(yōu)秀企業(yè)產(chǎn)品同臺(tái)競(jìng)逐、共推三代半創(chuàng)新。歡迎小伙伴們動(dòng)動(dòng)大拇指，為Qorvo投出關(guān)鍵的一票！Qorvo邀您一起，助力SiC打造高能效未來(lái)

審核編輯：湯梓紅