时间:2025/10/8 2:59:13
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UCS2G680MHD是一款由United Silicon Carbide(UnitedSiC,现为Qorvo的一部分)生产的第二代硅基氮化镓(GaN-on-Si)场效应晶体管(FET)器件。该器件采用先进的GaN技术,具备高性能、高效率和高开关频率的特点,适用于多种现代电力电子应用。UCS2G680MHD属于UnitedSiC的uJ系列中的一款常关型(normally-off)增强模式(e-mode)HEMT(高电子迁移率晶体管),其设计旨在替代传统硅基MOSFET,特别是在需要更高能效和更紧凑设计的电源系统中。该器件封装在行业标准的3引脚TO-247-3L封装中,便于与现有MOSFET驱动电路兼容,同时提供卓越的热性能和电气性能。UCS2G680MHD特别适合用于高功率密度的应用场景,如服务器电源、电信整流器、太阳能逆变器、电动汽车充电系统以及工业电机驱动等。其低导通电阻(RDS(on))和快速开关特性显著降低了传导和开关损耗,从而提升整体系统效率。此外,该器件具有良好的抗雪崩能力和坚固的栅极结构,确保在严苛工作条件下仍能保持稳定可靠运行。得益于其高频操作能力,UCS2G680MHD有助于减小磁性元件和电容的体积,进而实现更小型化的电源设计。
型号:UCS2G680MHD
类型:增强模式氮化镓场效应晶体管(eGaN HEMT)
材料:氮化镓(GaN-on-Si)
漏源电压(VDS):650 V
连续漏极电流(ID):30 A(TC=25°C)
脉冲漏极电流(IDM):120 A
导通电阻(RDS(on)):80 mΩ(最大值,@ VGS=20 V)
栅源阈值电压(Vth):3.5 V(典型值)
输入电容(Ciss):4300 pF(@ VDS=100 V)
输出电容(Coss):570 pF(@ VDS=100 V)
反向恢复电荷(Qrr):0 C(无体二极管反向恢复)
栅极电荷(Qg):65 nC(@ VDS=400 V, ID=30 A)
封装形式:TO-247-3L
工作结温范围(Tj):-55 °C 至 +150 °C
存储温度范围:-55 °C 至 +150 °C
安装扭矩:1.0 N·m(最大)
UCS2G680MHD的核心优势在于其基于氮化镓材料的半导体物理特性所带来的卓越电学性能。首先,该器件具备极低的导通电阻(RDS(on)),仅为80 mΩ(最大值),这显著降低了在高电流条件下的传导损耗,使得在相同功率等级下温升更低,系统效率更高。与传统的硅基MOSFET相比,GaN材料具有更高的电子迁移率和临界电场强度,使得UCS2G680MHD能够在更高的电压和更快的开关速度下工作而不会牺牲可靠性。其次,该器件为增强模式(e-mode)设计,即在栅极电压为零时处于关闭状态,符合大多数电源系统的安全要求,并且可以直接使用标准的MOSFET驱动器进行驱动,无需额外的负压关断电路,简化了驱动设计并降低了系统成本。
另一个关键特性是其极快的开关速度。由于GaN HEMT结构中不存在体二极管反向恢复电荷(Qrr = 0 C),在硬开关或桥式拓扑中可大幅减少开关损耗和电磁干扰(EMI)。这一特性尤其有利于LLC谐振转换器、图腾柱PFC(Totem-Pole PFC)等高频软开关拓扑结构,能够实现超过98%的系统效率。此外,其较低的输出电容(Coss)和输入电容(Ciss)也有助于减少驱动功率需求和提高开关频率上限,支持MHz级开关操作,从而进一步缩小滤波元件尺寸。
UCS2G680MHD还具备出色的热稳定性与可靠性。其采用的TO-247-3L封装不仅机械强度高,而且热阻较低,能够有效将芯片热量传导至散热器。器件的工作结温可达+150°C,支持在高温环境下长期稳定运行。同时,该器件通过了严格的可靠性测试,包括高温反偏(HTRB)、高温栅极偏置(HTGB)和高压蒸气老化(UHAST)等,确保在工业级和汽车级应用场景中的耐用性。总体而言,UCS2G680MHD凭借其高效率、高速开关、低损耗和易于集成的特点,成为下一代高功率密度电源系统的关键器件之一。
UCS2G680MHD广泛应用于各类高效率、高频率的电力转换系统中。在数据中心和服务器电源领域,该器件被用于实现超高效率的AC-DC电源模块,特别是在图腾柱无桥PFC(Power Factor Correction)电路中,其零反向恢复特性可显著提升功率因数并降低总谐波失真(THD)。在电信电源系统中,UCS2G680MHD可用于48 V至12 V中间母线转换器(IBC),支持高开关频率下的高效降压变换,满足5G基站对小型化和高能效的需求。
在可再生能源领域,该器件适用于光伏(PV)微型逆变器和组串式逆变器中的DC-AC转换级,利用其高频能力减小无源元件体积,提高系统功率密度。在电动汽车相关应用中,UCS2G680MHD可用于车载充电机(OBC)和直流快充桩的DC-DC变换器部分,支持双向能量流动和高效率电能转换。此外,在工业电机驱动、UPS不间断电源以及高端消费类电源适配器中,该器件也能发挥其低损耗和高频率的优势,实现更轻薄、更节能的产品设计。随着GaN技术的成熟和成本下降,UCS2G680MHD正逐步取代传统超结MOSFET,成为中高功率电源设计中的主流选择。
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