英飞凌推出40 V CoolGaN双向开关,优化便携电源硬件设计
英飞凌 正式扩充旗下CoolGaN BDS 40V G3第三代双向开关产品系列,新增IGK048B041S与IGK120B041S两款器件。新品采用芯片级封装,单颗氮化镓芯片可替代传统背对背架构的硅基MOS管,能够缩减PCB占用面积、减少元器件数量,适配各类便携式电源设备。
CoolGaN BDS 40V G3器件产品图
产品设计逻辑与基础特性
两款全新器件主要面向各类双向电路应用场景。传统方案一般采用两颗分立硅MOS管搭建双向开关电路,而 英飞凌 这款产品将两颗氮化镓芯片以漏极对漏极的方式集成至单一封装内部。
器件支持标准5V栅极驱动信号,研发人员可直接复用现有的栅极驱动电路,无需重新修改硬件结构,降低项目迭代成本。相较于同等规格的分立MOS管方案,该产品可将元器件数量减半,PCB布线面积最高减少82%。
两款新增器件详细参数
IGK048B041S采用尺寸为2.1×2.1mm的WLCSP芯片级封装。在5V栅漏电压、5A漏极电流工况下,导通电阻为4.2mΩ;器件可持续承载53A漏极电流,脉冲电流最高可达120A。
IGK048B041S安全工作区间参数曲线图 IGK120B041S主打超小型便携设计,封装尺寸仅1.7×1.2mm,导通电阻为9mΩ。受限于更小的封装体积,电气参数略有下调,持续漏极电流为30A,脉冲电流上限为59A。两款器件详细性能数据可查阅官方规格书。
氮化镓材质对比硅MOS的核心优势
在双向开关应用中,硅基MOS管存在明显短板。单颗硅MOS内部自带寄生体二极管,反向恢复阶段会产生漏电,容易形成非正常导通回路。行业普遍采用两颗MOS管源极相对的背对背布局规避该问题,但这种方式会增加器件数量、占用更大板卡空间,同时叠加两颗芯片的导通电阻,增加电路损耗。
硅MOS双向开关电路结构示意图 氮化镓增强型器件为横向二维电子气结构,漏极与源极之间不存在PN结,无寄生体二极管。当栅极电压低于阈值时,器件可双向阻断电流,无需额外辅助元器件。工程师仅用单颗氮化镓双向开关,即可替代双MOS架构,兼顾双向阻断能力与小型化需求。
除此之外,氮化镓器件具备更低的栅极电荷,同等导通电阻条件下开关速度更快,高频工作场景的单次开关损耗更低。同时宽禁带材料可以抑制热载流子生成,漏源漏电电流远低于同等级别的硅基MOS管,更加适配便携设备与快充产品。
产品布局与供货状态
随着两款新品发布,CoolGaN BDS 40V G3系列现已拥有三款产品,导通电阻覆盖4.2mΩ至9mΩ区间,搭配早前上市的IGK080B041S,完整覆盖不同功率等级的双向开关需求。目前IGK048B041S与IGK120B041S已通过英飞凌官方授权分销渠道对外出货。
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