Новая линейка GaN-транзисторов от Renesas нацелена на высокоэффективное преобразование энергии

Renesas представила три новых 650-вольтовых GaN FET, предназначенных для удовлетворения потребностей энергоэффективных систем нового поколения, используемых в дата-центрах и системах хранения энергии.

Эти недавно выпущенные силовые GaN-транзисторы высокого напряжения призваны повысить плотность мощности и эффективность в современной инфраструктуре, включая дата-центры с ИИ, блоки питания серверов следующего поколения с системами HVDC на 800 В, станции зарядки электромобилей, резервные источники питания и возобновляемые источники энергии, такие как солнечные инверторы и аккумуляторные системы хранения.

Рассчитанные на использование в мощных решениях в киловаттном диапазоне, устройства четвёртого поколения Plus используют совместимый с кремнием интерфейс управления затвором и GaN-технологию, что снижает потери при переключении без ущерба для простоты эксплуатации. FET доступны в трёх форм-факторах — TOLT, TO-247 и TOLL — предоставляя разработчикам широкий выбор для оптимизации теплоотведения и компоновки схем в различных топологиях.

Линейка, включающая модели TP65H030G4PRS, TP65H030G4PWS и TP65H030G4PQS, основана на архитектуре SuperGaN® — проверенной d-режимной технологии, которая появилась в портфеле Renesas после приобретения в 2024 году ключевого игрока в области GaN. Эти транзисторы выделяются низким зарядом затвора, уменьшенными потерями на перекрестное переключение, сниженной выходной ёмкостью и улучшенными характеристиками сопротивления благодаря пороговому напряжению 4 В — параметру, недоступному для большинства e-режимных решений.

Кристалл нового поколения на 14% меньше по сравнению с предыдущим, при этом сопротивление во включенном состоянии снижено до 30 мОм. Также улучшены ключевые показатели: на 20% вырос интегральный показатель эффективности, учитывающий сопротивление и выходную ёмкость. Эти улучшения позволяют создавать более компактные и эффективные системы с меньшими затратами — критически важный аспект в проектах с жёсткими ограничениями по габаритам и тепловому режиму.

Форм-факторы TOLT и TOLL обеспечивают эффективное рассеивание тепла через верхнюю или нижнюю часть корпуса, что делает их подходящими для высокотоковых приложений с параллельным использованием нескольких устройств. Пакет TO-247 ориентирован на применение в мощных системах свыше 10 кВт, обеспечивая необходимое тепловое управление.

Этот релиз стал важным шагом после приобретения Renesas компании — разработчика GaN-решений в середине 2024 года. Ожидается, что будущие версии интегрируют драйверы и контроллеры, предлагая полностью интегрированные высокоэффективные решения. Эти FET можно использовать как отдельно, так и в сочетании с другими компонентами Renesas для повышения плотности мощности и уменьшения размеров систем при контролируемых затратах.

Как и предыдущие решения на основе d-режимных транзисторов, новые устройства объединяют высоковольтные GaN-переключатели с интегрированными низковольтными кремниевыми MOSFET, формируя по-настоящему нормально-выключенное (normally-off) состояние. Такое сочетание позволяет существенно снизить потери при переключении, обеспечивая при этом полную совместимость со стандартными драйверами, применяемыми для управления кремниевыми транзисторами. Это устраняет необходимость в использовании специальных драйверов, которые часто требуются для e-режимных решений, и тем самым упрощает задачу инженера при разработке схем на базе GaN.

Расширение сферы применения нитрид-галлиевых (GaN) технологий в области коммутирующих элементов обусловлено возрастающими требованиями к скорости, компактности и энергетической эффективности. Такие параметры особенно актуальны в секторах, где стремятся минимизировать габариты устройств при сохранении высокой производительности, например, в электротранспорте, системах автоматизации, альтернативной энергетике и высокопроизводительных вычислениях. В сравнении с традиционными Si и SiC-переключателями, решения на базе GaN обеспечивают более высокую плотность мощности, меньшие габариты и более эффективное управление энергией, открывая путь к созданию устройств нового поколения с улучшенными характеристиками.