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EBV - onsemi - SiC JFETs (HB)

一項技術,雙重使命

EBV - onsemi - Elite SiC - SiC - JFETs Title Static HTML

onsemi EliteSiC JFET —— 專為嚴苛環境而生

電路保護、熱插拔與高功率分配

矽元件往往在系統最無法承受的時刻發生擊穿——無論是處於峰值負載、溫度極限,或是故障演變為系統失效前的微秒之際。這正是傳統元件的極限所在。

onsemi 的 EliteSiC JFET 正是為迎接下一階段挑戰而設計。在單一 SiC 平台上結合超低 RDS(on)、線性模式的穩健性以及高速故障響應——這項技術不僅切換迅速,更能提供強效防護,無論您面臨何種嚴苛環境,皆能從容應對。

 

 



 

在非理想條件下,也絕不妥協。

在各種高壓環境中,設計人員都面臨著同樣嚴苛的限制——高溫、電壓尖峰、故障事件,且不容許任何性能退化。這些正是 SiC JFET 專為應對的環境。
 

AI 資料中心

  • 熱插拔模組
  • 高壓 IBC
  • O-ring/理想二極體
  • 高壓直流 (HVDC) 及交流-直流 (AC-DC) 電源供應器
  • 快速再激磁處理

工業電源

  • 固態斷路器
  • 馬達控制與自動化
  • UPS 與 PDU 系統
  • 再生能源隔離開關

航太、國防與太空

  • 抗輻射電流限制
  • 輕量化保護裝置
  • 配電單元

汽車

  • 電池隔離單元 (BDU)
  • 固態繼電器 (SSR)
  • 電動車充電與保護元件
  • 電子保險絲

 


這些應用需要穩定的線性模式運作、快速的故障排除以及高度的抗干擾能力,而機械式或混合式保護方案往往難以滿足這些需求。



系統方塊圖

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AI Data Center Block Diagram

AI 資料中心

Solid State Circuit Breaker Block Diagram

固態斷路器

Power Distribution Unit Block Diagram

配電單元

 

 

生存包:為何 SiC JFET 在實戰中勝出

單一元件,雙重模式。SiC JFET 原生支援開關與線性運作模式——以單一堅固的平台取代多元件的權宜之計,在關鍵時刻展現卓越性能。
 

所有 SiC 技術中最低的單位面積 RDS(on)

  • 晶片尺寸較 SiC MOSFET 小達 50%
  • 實現更低的導通損耗與緊湊設計

高韌性的線性模式運作

  • 在湧流、再湧流及恆功率控制期間穩定運作
  • 熱不穩定區域極小
  • 適用於固態斷路器 (SSCB)、熱插拔及預充電電路

高速切換

  • 相較於機械斷路器,電路保護速度最高可提升 1000 倍
  • 極低的關斷能量 (Eoff)
  • 微秒級故障清除

智慧控制與監測
直接存取 JFET 閘極可實現:

  • 可調式切換速度
  • 過驅動功能可降低約 10–15% 的 RDS(on)
  • 晶片內溫度感測(基於 VGS)
  • 透過正溫度係數實現並聯友善特性

經實證的嚴苛環境可靠性

  • 線性與開關模式下均具備強健的安全操作區間 (SOA)
  • 高脈衝電流能力(例如:單晶片開關應用達 600 A)
  • 具備輻射耐受性 FIT 特性,適用於航太領域

 

更多資源:

 


一項技術。兩大使命。三種配置。

無論您的優先考量是切換速度還是系統保護,EliteSiC JFET 皆能同時滿足這兩項需求——每種型號均具備相同的核心優勢:

SPEED LANE → SiC 級聯 JFET
切換更快、損耗更低、運作更冷卻。具備 0–10 V 即插即用相容性,業界最佳的 RDS(on) 值,專為資料中心、再生能源及工業驅動器優化。

防護通道 → JFET 與 SiC 組合 JFET
在 MOSFET 無法承受的環境中依然穩健運作。針對固態斷路器、電動車安全及電網保護,提供無與倫比的線性模式穩健性。
 

所有配置皆具備:

  • 單一技術同時支援開關與線性電源模式
  • 故障中斷速度優於機械斷路器
  • PDU、BDU 及熱插拔路徑的導通損耗最低
  • 在高壓力環境(AI、航太、電動車)中表現穩定
  • 靈活驅動:0/12 V、±15 V 或直接 JFET 閘極驅動
  • 透過組合型 JFET 整合,節省 40% PCB 空間

 

 

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SiC JFETs

  • 常導型 SiC JFET
  • 業界最低導通狀態 RDS
  • 導通狀態下的 VGS 與 Tj 成正比 → 理想的自監測功率元件
  • 1700 V,導通狀態 RDS … 400 mΩ
  • 1200 V,導通狀態 RDS … 7.1 mΩ – 70 mΩ
  • 750 V,導通狀態下 RDS … 4.3 mΩ – 4.8 mΩ
  • 目標應用:斷路器、電流限制應用
     

SiC JFETs

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SiC Cascode JFETs

  • 雙晶片共封裝級聯結構
  • 可直接替換標準常斷型 MOSFET
  • 超低導通電阻 (RDS on),高脈衝電流
  • 1700 V,導通電阻 (RDS on) … 410 mΩ
  • 1200 V,導通電阻 (RDS on) … 9 mΩ – 410 mΩ
  • 650 V,導通電阻 (RDS on) … 7 mΩ – 85 mΩ
  • 目標應用:電源供應器、逆變器、充電器
     

SiC Cascode JFETs

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SiC Combo JFETs

  • 單一封裝內含 2 顆晶片 → 組合式 JFET
  • 可分別控制 MOSFET 與 JFET 柵極 → 更佳的開關 dV/dt 控制
  • 超低導通電阻 (RDS on),高脈衝電流
  • 1200 V,導通電阻 (RDS on) ≤ 10 mΩ
  • 750 V,導通電阻 (RDS on) … 5 mΩ – 10 mΩ
  • 目標應用:固態斷路器、隔離開關
     

SiC Combo JFETs

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EBV - onsemi - SiC JFETs Table

 

 

 

Voltage Class Configuration Package Key Attributes Use Case
750 V JFET / Combo JFET TOLL, TO-247, D2PAK, TOLT Lowest RDS(on)/area, high pulse current SSCB, PDU, Oring, eFuse
750 V CJFET TOLL, TO-247, D2PAK, TOLT Best FoM, optimized for soft switching HV IBC, HV DC-DC, AC/DC
1200 V JFET / Combo JFET TO-247, QDPAK, HD-TSOP, D2PAK High-voltage SOA, robust linear mode HV Hotswap, EV Battery disconnect, AD&D PDU
1200 V CJFET TO-247, QDPAK, HD-TSOP, D2PAK Best FoM, optimized for soft switching HVDC PSU

EBV - onsemi - SiC JFETs - Videos Static HTML

 


Videos

onsemi Solic State Circuit Breaker with SiC Combo JFET

onsemi Circuit Protection SiC JFETs
 

EBV & onsemi at PCIM 2025
 

 

 

EBV - onsemi - SiC JFETs - General FAQ Static HTML

碳化矽 JFET – 常見問題 (FAQ)

一般問題:

碳化矽 JFET 能實現更低的 RDS(on),是因為其未採用閘極氧化層,而是透過碳化矽體通道導通電流,從而消除了表面通道電阻及氧化層可靠性限制。這使得其電阻值比 SiC MOSFET 更接近理論上的單極型極限,從而成為高壓分立元件中單位面積最低的特定導通電阻 (RDS(on))。

電氣優勢:

  • 每平方毫米更低的 RDS(on)
    • SiC JFET 透過體區 SiC 材料導通,無需閘極氧化層,使其在高壓分立元件中具備最低的單位面積導通電阻 (RDS(A)),且工作狀態更接近理論上的單極型極限。
  • 無本體二極體且無反向恢復電荷:
    • 由於缺乏本徵本體二極體,可消除反向恢復損耗,從而降低開關應力並提升效率,特別是在保護及熱插拔應用中。
  • 整合式結溫感測:
    • 透過微小電流對 JFET 柵極-源極電壓施加正向偏壓,即可在無需外部感測器的情況下,實現精確的晶片內結溫測量。

可靠性優勢

  • 無柵極氧化層,無氧化層耗損:
    • SiC JFET 消除了柵極氧化層的可靠性疑慮,例如閾值電壓漂移及在高電場下的長期劣化。
  • 卓越的穩健性:
    • SiC JFET 和 SiC 組合 JFET 設計用於在安全工作區 (SOA) 內運作,可在突波、過載及短路事件發生時,於線性與準線性模式下安全運作。
  • 正溫度係數,便於並聯:
    • 隨著溫度升高,導通電阻隨之增加,有助於裝置並聯時實現穩定的電流分配,從而提升高電流條件下的可靠性。
  • 無機械磨損:
    • 作為固態元件,基於 SiC JFET 的解決方案不會受到接觸點侵蝕或電弧放電的影響,因此能夠在無性能退化的情況下承受反覆的故障及熱插拔事件。

系統層級優勢

  • 更高功率密度與更小體積:
    • 較低的損耗與減少的散熱需求,使設計更為緊湊,特別是在固態斷路器、電子保險絲及熱插拔系統中。
  • 減少外部元件數量:
    • 整合式溫度感測與可控的線性模式特性,減少了對外部感測器、分流電阻及保護元件的需求。 .
  • 提升系統效率並降低熱管理負擔:
    • 更低的導通與開關損耗,直接轉化為更簡化的熱設計與更高的系統效率。
  • 實現新型保護與控制架構:
    • 精確的電流限制、快速斷路及可重置保護功能,使固態斷路器、電池斷路器及先進的熱插拔解決方案成為可能,這些功能僅靠 SiC MOSFET 單獨難以實現。
透過將低壓矽 MOSFET 與 JFET 串聯,即可使原本為常開的 SiC JFET 轉變為常閉。當 MOSFET 關斷時,其漏源電壓會在 JFET 上產生負的柵源電壓,從而壓制導通通道並阻斷高電壓。此配置視實現方式而定,可稱為級聯式(cascode)或組合式(Combo)JFET。
  • 級聯 JFET (CJFET):MOSFET 與 JFET 內部相連,其電氣特性類似於具有超低 RDS(on),的 MOSFET,專為快速開關模式運作而優化。.
  • Combo JFET: MOSFET 與 JFET 的柵極均可獨立控制,允許獨立控制、速度調諧、線性模式運作、電流限制以及安全並聯。

因此,Combo JFET 更適合用於電路保護、熱插拔及 SSCB 應用。

Combo JFET 將兩個晶片整合於單一封裝中,提供:

  • 減少 PCB 佔用面積(據稱可節省高達 ~40%)
  • 受控的寄生效應與可預測的切換行為
  • 確保 MOSFET 的雪崩協調
  • 簡化認證流程並提升可靠性

這直接提升了 SSCB 和熱插拔設計的穩健性。

特定的汽車級 SiC JFET 和組合型 JFET 產品已通過 AEC-Q101 認證。認證狀態因產品而異,應根據產品型號 (OPN) 進行查核。
是的。在專為常關操作設計的組合式 JFET 配置中,一旦柵極電源中斷,MOSFET 便會關斷,進而對 JFET 施加負柵極偏壓,使元件即使在高電壓下也能處於安全的阻斷狀態。
  • MOSFET 柵極:通常為 10–15 V(相容於標準控制器)
  • JFET 柵極(若受驅動):導通時為 0 V 至 +2 V,關斷時為負值

這種廣泛的相容性使其可與標準熱插拔及 eFuse 控制器配合使用。

JFET 本身不會引入固有延遲。開關速度可透過 JFET 柵極電阻進行刻意控制,讓設計人員能減慢開關速度以實現安全的線性模式運作,或加快速度以進行正常導通。
SiC JFET 和 Combo JFET 的切換速度在奈秒級範圍內,但在電路保護和熱插拔應用中,通常會刻意降低切換速度(微秒至毫秒級),以安全地管理湧流、安全工作區 (SOA) 及 dv/dt 應力。

EBV - onsemi - SiC JFETs - dFuse FAQ Static HTML

 

 

SiC JFET – 常見問題 (FAQ)

針對 dFuse / eFuse 應用

可以。SiC JFET 和 Combo JFET 明確定位為固態 eFuse 和 dFuse 解決方案,可在無需犧牲元件的情況下實現電流限制、快速故障中斷及可重置保護。
在硬短路發生時,元件會進入受控的線性或準線性模式,藉此限制電流並讓控制器得以安全關斷。其關斷速度比機械式裝置快數個數量級,能大幅降低故障能量。
是的。與電機械解決方案不同,基於 SiC JFET 的保護機制不會產生接觸點磨損,且測試結果顯示,在安全操作區間 (SOA) 內運作時,即使面臨反覆的浪湧電流、突波及短路事件,其行為仍保持穩定。
過電流響應時間落在微秒至亞微秒範圍內,具體取決於感測與控制的實現方式,其速度最高可達機械斷路器的 1000 倍。
可以。電容器充電過程中的線性模式電流限制是主要應用場景,可防止千安級的湧入電流尖峰,即使面對大容量電容器,也能實現受控且無應力的啟動。

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SiC JFET – 常見問題 (FAQ)

針對熱插拔應用

是的。SiC 組合式 JFET 可取代 NTC 及機械式解決方案,亦可直接由標準熱插拔控制器驅動,具備更低的損耗、可編程性及重置功能。
表現極佳。受控的線性模式運作可在預充電期間精確塑造電流波形,即使面對數百至數千微法拉的負載電容,也能避免振盪並將熱應力降至最低。
可以。由於沒有活動接點且不會產生電弧,因此在安全工作區 (SOA) 限制內可進行無限次的熱插拔循環,使其非常適合用於 AI 資料中心和工業電源系統。

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