功率分立器件2019年9月

• 功率半导体分立器件系列

• HV MOSFET, IGBT, MODULE

• LV MOSFET

• SiC MOSFET

• Rectifier

• 核心市场和战略目标

• 重点应用: 工业 –电源和能源

演讲内容 2

600V 650V 800V – 1700V

M6

反激式,

PFC/LLC 谐振转换器–充电器适配器

Led照明

反激式,

PFC/LLC 高效谐振转换器–充电器适配器

DM2 DM6

半/全桥拓扑结构, ZVS,

LLC太阳能,

服务器，电信SMPS

高功率PFC和硬开关拓扑，太阳能，服务器，电信SMPS

K5

半/全桥拓扑,

ZVS, LLC 高功率水平太阳能, 服务器, 电信

SMPS

反激式拓扑LED驱动器,

LED照明,辅助

SMPS

半/全桥ZVS,

LLC高功率拓扑高功率水平太阳能，服务器，电信SMPS

击穿电压

MDmesh系列

重点应用

M2 M5 DM2 DM6

半/全桥ZVS,

LLC 高效拓扑结构，太阳能，服务器，电信

SMPS

3HV MOSFET 超级结技术

一个可以提高效率和功率水平的完整产品组合

4

MDmeshTM M6/DM6 (转换器的启动器)

由于其理想的性能，可以实现更高的效率（铂金，钛），节约能源实现气候目标

Tech: MOSFET 600V ÷ 700V

MDmeshTM M5( 高功率PFC的启动器)

允许降低开关损耗并以实现更高的功率密度为目标.

Tech: MOSFET 550V ÷ 650V

MDmeshTM M2/DM2(FlyBack的启动器)

优化的开关特性，具有非常低的开关损耗，适用于大多数高频转换器

Tech: MOSFET 600V ÷ 700V

MDmeshTM K5(实现高功率)

允许在非常高的电压范围内工作

Tech: MOSFET 800V ÷ 1500V

MDmeshTM

ENGINE for

Power Management

高压 MOSFET系列超级结 - MDmeshTM

MDmeshTM

功率管理的引擎

600V 650V 1200V 1250V

5 — 20 A 20 — 80 A

8 — 30 kHz50 — 100

kHz

H V

家用电器(

风扇, 泵, 洗衣机和烘干机)

焊接、高频转换器,

PFC, 太阳能, 不间断电源, 充电器

4 — 200 A 20 — 80 A 40 A 40 A, 50 A

2 — 20 kHz 16 — 60 kHz

M HB HB2 * IH *

工业电机控制，汽车牵引逆变器，GPI，空调

感应加热和软开关

高频转换器，PFC,太阳能，UPS，充电器，焊接和感

应加热

8 — 75 A15 — 75 A 15 — 40 A 20 A, 30 A

20 — 100

kHz2 — 20 kHz高达8 kHz 16 — 60 kHz

S M H IH

工业电机控制，GPI，空调感应加热，微波和软开

关

PFC, 焊接，高频转换器,太阳能,不间断电源,

充电器

击穿电压

电流

开关频率

IGBT 系列

重点应用

* 计划扩大生产

5IGBT 沟槽技术

600V & 650V IGBTs系列在沟栅式场截止型中

6

适用于坚固，高效，可靠的工业电源驱动器等

• 最佳权衡静态动态特性

• 最高结温为175˚C

• 无拖尾关断波形

• 非常快的续流二极管，用于非常低的Eon

适用于坚固，高效，可靠的工业电源驱动器等

7

1200V IGBTs系列在沟栅式场截止型中

• 最佳权衡静态动态特性

• 最高结温（Tj max）为175˚C

• 从2到100 kHz

• 非常快速的续流二极管选项

击穿电压

电流

开关频率

IGBT 系列

重点应用

8

封装提供 -离散 -迷你模块 -模块前端进化

离散封装

定制裸Die给关键合作厂家

SiC Module 专注于最大的市场

x2收缩

1st Gen

2nd Gen

在生产中平面

抽样2019

生产2020

x4收缩

平面

平面

沟槽原型2020

资质2022

3rd Gen

4th Gen

连续收缩

[Ron x cm2]

在生产中

2020生产

在19年上半年加速

ACEPACKTM 2

ACEPACKTM 1

ACEPACKTM

SMIT

ACEPACKTM

驱动器

STPAK™

HU3PAK (*)

(*) 在TM过程中

x 9

x 3每年发货的单位

2017 2018 2019E

13M

从650 V — 1700 V

碳化硅MOSFET

SiC的推广速度快于预期

9

标准版 长导线

开尔文针 (对比 3L 解决方案)

• 更低的开关损耗• 更高效率• 提供长引线选项• 更高绝缘电压（更高爬电）

PowerFLAT™

8x8 HV

3.3x3.3 HV 5x6 VHV5x6 HV

5x5 HV

• 3.3x3.3 • 对比SOT223节约空间

• 5x5 • 定制解决方案

• 5x6 • 极高电压的爬电距离更高

• 8x8 (HV)• 对比D2PAK节约空间• 高效• 提供开尔文针选项

• 紧凑度• 高功率密度• 高VDSS额定可靠性

底视图

• 为汽车设计• 更高的绝缘电压（更高的爬电）

• 适用于 1200V 系列• 提供7个引脚

H2PAK H2PAK-7 顶视图

SMD

通孔(TO247-4)

• 保持超级结的领导地位

• 提高功率密度

• 减少寄生效应

• 以提高效率水平为目标

主要优势

TO-LL H2PAK

• 顶部冷却装置• 更高的爬电距离• 极高散热• 开尔文源引脚可实现更高的效率

HU3PAK

• 顶部冷却装置• 在直接键合铜（DBC）基板上切割芯片

• 2500Vrms电气隔离

ACEPAKTM SMIT

ACEPACKTM SMIT

顶视图

底视图

SOT223-2

先进的封装技术

ACEPACK™ SMIT总体概述

10

适用于多种开关技术:

• IGBT• 高压MOSFET (基于Si & SiC)

• 二极管 (基于Si & SiC)

• 2500Vrms 电气隔离• SMD 组装• 总尺寸 32.7mm x 22.5mm

• 顶侧冷却• 低热阻• 在直接键合铜（DBC）基板上切割芯片• 降低寄生电感和电容

可以在每个模块中实现多种拓扑

是实现完整系统的理想选择

顶侧冷却

模块化

产品特征:

▪ 650V, 200A IGBT 和续流二极管▪ 短路额定值▪ 样品→ 7月18日(按要求)

▪ AECQ101合格→ 2019年6月

开发中的第一个产品

Assembly overview

技术和灵活性

封装特征

HU3PAK总体概述

11

特别为OBC中的DC-DC转换器设计管脚丝印

技术和灵活性

封装特征

• 电压高达1200V

• SMD 组装• 总尺寸14mm x 19mm

• 厚度 3.5mm

• 更高爬电距离• 顶侧冷却

• Tj (max)=175°• 开尔文源引脚可实现更高的效率• 低热阻• 降低寄生电感和电容

HU3PAK

PCB

HEATSINK

漏极 门

源

适用于多种开关技术:

• 高压功率MOSFET AG (Si & SiC based)侧视图

外部引脚输出

1-门极

漏极

2-7 源极

TAB

1 7

顶侧冷却

12

SMPS & 照明服务器，（快速） -充电器，照明，太阳能/

能源/存储，游戏

ACEPACKTM MODULE和Discrete软件包超级结MOSFET，IGBT和SiC

SMPS & 照明

沟槽IGBT 600V 和 1200V (H系列)

650V MDmeshTM (M5) MOSFET

600/650V MDmeshTM (M2, M6) MOSFET

600/650V MDmeshTM (DM2) MOSFET

600V MDmeshTM (DM6) MOSFET

800->1700V MDmeshTM (K5) MOSFET

650V SiC MOSFET

再生能源

ACEPACKTM-SMIT (Si & SiC技术)

ACEPACKTM 1 & 2 (Si & SiC技术)

沟槽 IGBT

• 650V (HB, HB2, M)

• 1200V (H, M)

650V MDmeshTM (M5) MOSFET

600/650V MDmeshTM (M2, M6) MOSFET

600/650V MDmeshTM (DM2) MOSFET

600V MDmeshTM (DM6) MOSFET

650V / 1200V SiC MOSFET

功率晶体管主要市场

具有竞争力的ST产品

HV

MO

SF

ET

目标应用工业

13

TO-220

TO-220FPDPAK/D2PAK TO-247TO-247

长引线

宽泛范围封装

SMPS & 照明

• MDmeshTM M5/M2/M6

(600V, 650V)

• MDmeshTM M2/DM2/M6/DM6

(600V, 650V)

• MDmeshTM K5

(800V, 1700V)

在硬切换拓扑中，允许以更高的功率密度为目标。

优化的开关特性，具有极低的关断开关损耗。

允许在非常高的电压范围内工作

再生能源

MDmeshTM M5

(650V)

• MDmeshTM M2/DM2/M6/DM6

(600V, 650V)

在硬切换拓扑中，允许以更高的功率密度为目标。

优化的开关特性，具有极低的关断开关损耗。

Power FLATTM 8x8 HVTOLL

TO247-4L

(*)In development or enlargement

IGB

T目标应用

工业14

TO-220

TO-220FPDPAK/D2PAK

Max247

长引线

TO-247

TO-247

长引线

宽泛范围封装

TO247-4LTO-3PF

SMPS

650V HB & HB2* IGBT系列对于快速切换应用，优秀的VCE

（sat）与Eoff权衡。

再生能源

650V HB & HB2* IGBT系列1200V H IGBT系列

专用于每个目标应用的1200V和650V IGBT系列

具有竞争力的ST产品

• 太阳能逆变器• 电源储备• 电源供应• 充电站• 焊接• 驱动器

主要应用

• 更好的效率• 更小的外形• 对比硅技术，更低的温漂影响

增长驱动力 高端工业

SiC

MO

SF

ET

目标市场 15

Mo

du

le目标应用

工业16

(*)在发展或扩大

再生能源

ACEPACKTM系列采用多种拓扑和技术

ACEPACKTM A1*

ACEPACKTM A2*

ACEPACKTM SMIT*

塑料模块和SMD顶侧冷却模块，为实现能源生产的新产品提供高度灵活性

具有竞争力的ST产品

交流充电•每辆车都有一个车载充电器(OBC)

• @ 家庭，工作，私人/公共场所

•最大通用功率@交流充电站• 7.2kW (单相), 22kW (三相)

•充电时间:

• 交流充电站3-4小时7.2kW@32A

直流充电•适合短暂停留和快速充电

(例如长途旅行期间)

•充电水平≥50kW@≥100A

•充电@ EV充电站

•充电时间通常需要30-60分钟• 收取80％的费用

交流充电 直流充电

可再生能源

17

能源管理

低压系列重点市场

功率

–效率

平面“NF” 系列

30V ÷ 200V

沟槽“F6” 系列

40V ÷ 80V

沟槽“F7” 系列

40V ÷ 120V

技术演进

沟槽“H6” 系列

30V

F7 系列: 出色的RDS、EMI和固有的QRR性能

沟槽“F8” 系列

30V ÷ 120V

NEW

F8系列: 性能一流，功率集成度高。在发展中。

18低压 MOSFET技术定位

19

Triacs ACST

600V — 1200V

0.8A — 40A,

IGT 3mA — 50mA

600V - 800V

0.2A — 2A

IGT 5mA — 10mA

400V — 1200V

0.25A — 80A

IGT 5µA — 50mA

700V – 800V

3A — 16A

IGT 10mA — 35mA

主要应用产品及技术组合

SCR

• SMPS• 新能源

• UPS

• 汽车电气化• 底盘与安全• 车身和便利

SCHOTTKY

15V — 200V

FERD

45V — 100V

SiC DIODE

650V & 1200V

ULTRAFAST

200V —1200V

桥式整流1200VB

R

I

D

G

E

SiC diodes

ACS

智能家居与城市 智能工业

智能物件

• 空调• 电信基础设施• 照明• 医疗• 家用电器

二极管

• 充电器

智能汽车

DFD 部门 –功率器件产品概览

20

B

R

I

D

G

E

SiC diodes

自动化

功率变换

工业/能源管理

家用电器

极速二极管

肖特基和FERD二极管

碳化硅

桥式整流

肖特基15V — 200V

FERD45V —100V

碳化硅650V & 1200V

极速

200V to 1200V

桥式整流1200V

ST 整流器产品范围

650V SiC二极管权衡 21

IFSM

低 VF

STPSCxx065x

高效率

HSTPSCxxH065x

高鲁棒性

VF

线路漏失测试

(EN 61000-4-11)

20-50µs 雷电电涌

IEC61000-4-5

100ms 涌入阶段

2个权衡以满足所有市场需求

25C150

C

1.45 1.65

SiC

Si

650V SiC二极管组合2018年版本

22

新封装的SiC二极管TO247 TO-220 TO-220I D2PAK D²PAK HV DPAK PowerFLAT™ 8x8 HV

⚫ ⚫ ⚫ ⚫ ⚫ ⚫ ⚫

低 VF 高过载能力

I FAV(A)

STPSC16H065A

STPSC16H065C16A

STPSC12065STPSC12H065

STPSC12H065C12A

STPSC10065 STPSC10H06510A

STPSC8065STPSC8H065

STPSC8H065C8A

STPSC6H0656A

STPSC4H0654A

STPSC20065 STPSC20H065C20A

STPSC40065C40A

650V

NCNCAA

K

D²PAK HV

PowerFLAT8x8

TO-247 NC

SiC

Si

关注PowerFLAT8x8STPSCxH065DLF

23

显示出低于200 mV的VF，可承受高浪涌电流......

IFSM/IF(AV)

(25°C / 10ms)

VF （I0 / 25°C时最大值）1.65V1.45V 1.55V 1.75V

2

4

6

8

10高过载能力STPSCxxH065x

高效率STPSCxx065x

STPSCxH065DLF

4A, 6A & 8A

200mV 更低 VF

1.35V

2019 至今新封装

24

最大 14.1 x 19.0 x 3.6mm

20 x 25 x 5.5mm

SMITPACK 模块 HT3PAK

• 隔离式SMD安装• 顶侧冷却• 低热阻• 工业和汽车等级

• 非隔离SMD安装• 顶侧冷却• 低热阻• 工业和汽车等级

Full Bridge LLC的理想选择超快：4 x 60A / 600V

Vienna PFC的理想选择

SiC: 6 x 20A /1200V• 根据市场调查，将SiC纳入内部

ST功率器件价值和应用总结 25

= +0.5%

to +10%

提高效率 改善热性能集成能力 增加应用价值

轻松工业化

全系列Power工艺技术，以满足新的电气要求挑战

可以在ST.com上找到eDesign Suite工具

SiC, High Tj SCR,, FERD,

MILES

250

SiC

顶侧冷却SMD

ST IGBT Finder

ST MOSFET Finder

器件浏览ST App Finder

26

ST SCR& Triac Finder

ST DIODE Finder