Le Mosfet SiC 1200 V se refroidit en surface

L'augmentation de la consommation énergétique liée aux serveurs d'intelligence artificielle nécessite des infrastructures électriques capables de gérer des densités de puissance plus élevées. Pour répondre aux exigences des architectures à courant continu haute tension de 800 V, le développement de semi-conducteurs à large bande interdite se poursuit. Dans ce contexte, Toshiba a débuté l'échantillonnage de son nouveau Mosfet en carbure de silicium à grille de 1200 V. Ce composant monté en surface de la série TW007D120E se destine principalement aux systèmes d'alimentation des centres de données, ainsi qu'aux onduleurs photovoltaïques, aux alimentations sans interruption (UPS) et aux bornes de recharge pour véhicules électriques.

Architecture thermique et gestion de la puissance
La conception des alimentations pour les serveurs haute puissance impose des contraintes thermiques strictes. Le composant est encapsulé dans un boîtier de type QDPAK conçu pour un refroidissement par la face supérieure. Cette configuration architecturale permet de dissiper la chaleur directement vers un dissipateur thermique externe ou une plaque de refroidissement liquide sans traverser le circuit imprimé. Cette approche de refroidissement limite la résistance thermique du système, augmentant ainsi la densité de puissance de l'étage de conversion tout en réduisant l'encombrement des modules d'alimentation électrique.

Caractéristiques électriques et réduction des pertes
Le Mosfet exploite une structure à grille en tranchée qui optimise la répartition du champ électrique et réduit la résistance à l'état passant par unité de surface (RDS(on)A). Le Mosfet de la série TW007D120E affiche une résistance à l'état passant typique (RDS(on)) de 7,0 mΩ, un courant de drain continu (ID) de 172 A et une charge grille-drain (Qgd) de 33 nC. Comparativement à la troisième génération de Mosfet SiC 1200 V du fabricant (modèle TW015Z120C), cette nouvelle architecture diminue la valeur RDS(on)A d'environ 58 %. De plus, le facteur de mérite, calculé par le produit de RDS(on) et Qgd, s'améliore de 52 %. Ce ratio indique une diminution simultanée des pertes par conduction et des pertes par commutation. Le composant est également conçu pour s'activer avec une tension de commande de grille (Vgs-on) comprise entre 15 V et 18 V, ce qui permet son intégration dans diverses topologies de commande. La production en série de ce modèle est planifiée pour l'exercice 2026.



Comparaison de RDS(on)A et RDS(on) × Qgd pour le nouveau Mosfet de la série TW007D120E et le Mosfet existant de la série TW015Z120C.

Contexte additionnel : Évaluation des composants SiC de 1200V
Cette section détaille les spécifications techniques et l'étalonnage concurrentiel qui ne figurent pas dans l'annonce initiale du produit.

L'utilisation de boîtiers à refroidissement par la face supérieure, tels que le QDPAK (standardisé sous le format JEDEC TO-284), devient une norme industrielle pour les semi-conducteurs de puissance SiC de 1200 V. Des composants comparables, développés par d'autres fabricants de puces en carbure de silicium, ciblent également les architectures HVDC de 800 V. L'étalonnage technique sur ce segment se concentre généralement sur le maintien d'une faible résistance thermique jonction-boîtier tout en isolant électriquement la surface de dissipation. La résistance de 7,0 mΩ annoncée place ce composant parmi les solutions de forte puissance capables de concurrencer les modules discrets à trous traversants traditionnels (comme les boîtiers TO-247), tout en offrant les avantages d'assemblage automatisé et de faible inductance parasite propres aux composants montés en surface.

Publié avec l'assistance de l'IA Lekshman Ramdaspar, journaliste industriel pour Induportals.

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