【技术】碳化硅MOSFET开关管：小小封装，也有乾坤
CREE（现在的WOLFSPEED）是碳化硅功率器件行业的领导者，可提供碳化硅肖特基二极管、碳化硅MOSFET开关管、碳化硅MOSFET模块。其碳化硅MOSFET开关管更是提供三种封装，分别为TO-220-3、TO-247-3、TO-263-7，如图1所示。
图1：CREE提供的MOSFET开关管封装示意图
封装的不同，有时也另有玄机。那么，小小封装，到底有何乾坤？下面，我们就以TO-247-3和TO-263-7来做一番比较分析。
CREE提供的MOSFET开关管C3M0065090D和C3M0065090J，都具有65毫欧的导通电阻及900V的漏源电压，两者最大的差异只是封装不同。C3M0065090D是TO-247-3封装，而C3M0065090J是TO-263-7封装，又称D2PAK-7L封装，分别如图2和图3所示。
图2：C3M0065090D的TO-247-3封装及引脚示意图
C3M0065090D的TO-247-3封装有3个引脚，分别是1脚栅极、2脚漏极和3脚源极，为直插式封装。C3M0065090J的D2PAK-7L（TO-263-7）封装有7个引脚和一个基体焊盘，分别是1脚栅极，2脚驱动源极，3到7脚为功率源极，基体焊盘为漏极，为表贴式封装。C3M0065090J2脚驱动源极，是一种专门从源极引出的开尔文连接，可降低连接电阻，并使1脚栅极和2脚驱动源极组成的驱动电路回路最小化。而3、4、5、6、7脚为并联的源极，基体焊盘为漏极，可减少寄生电感。这样的好处是提高了器件开关的上升和下降时间，降低了开关损耗。
图3：C3M0065090J的D2PAK-7L封装及引脚示意图
图4是TO-247-3封装的C3M0065090D和D2PAK-7L封装的C3M0065090J的性能对比表，注意，带有开尔文连接的7脚封装具有更快的上升和下降时间，其测试条件为：(VDD=400V Vgs=-3V/15V, Id=20A, Rg=2.5ohm)。
图4：TO-247-3封装的C3M0065090D和D2PAK-7L封装的C3M0065090J性能对比表
图5：TO-247-3封装和D2PAK-7L（7L D2PAK）开关损耗的对比图
图5是TO-247-3封装和D2PAK-7L（7L D2PAK）开关损耗的对比曲线图。值得注意的是，两种封装具有同样65毫欧的导通电阻，但在大电流状态时，由于采用了开尔文连接，7L D2PAK封装比TO-247-3封装的开关损耗要低很多。如在20A时， TO-247-3封装的开关损耗为325µJ，7L D2PAK封装的开关损耗为65µJ。
图6、图7分别是TO-247-3封装的C3M0065090D和D2PAK-7L封装的C3M0065090J的驱动电压Vgs和输出开关电压Vds和电流Id的波形图。由图6对比结果可知，开尔文连接使门极驱动Vgs波形更干净，振铃更小（Rgon=10 ohm）。
图6：驱动电压Vgs的波形图
图7：输出开关电压Vds和电流ID波形图
注意，具有D2PAK-7L封装的C3M0065090J开关损耗更小（Rgon=10ohm and Rgoff=5ohm）。
通过以上分析对比可知，MOSFET开关管D2PAK-7L封装比TO-247-3封装的性能会更好，但两者价格却基本持平，小小封装，确有乾坤，你心动了吗？我告诉你一个小小的秘密，CREE的D2PAK-7L封装的MOSFET开关管，也是特斯拉的选型所爱。
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