Low-RDS(on)-MOSFETs optimieren die Effizienz in automobilen Stromversorgungssystemen

STMicroelectronics hat eine neue Serie von N-Kanal-MOSFETs mit niedrigem RDS(on) auf Basis der Smart STripFET F8-Technologie eingeführt, die für eine höhere Leitfähigkeit und verbessertes thermisches Verhalten in platzkritischen Automotive-Anwendungen wie Energieverteilung und Batteriemanagementsystemen ausgelegt ist.

Leitfähigkeit und Effizienz in Hochstromanwendungen
Das erste Bauelement der Serie, der STL059N4S8AG, ist für eine Betriebsspannung von 40 V und einen Dauerstrom von 420 A spezifiziert und weist einen typischen RDS(on) von 0,59 mΩ auf. Diese Eigenschaften adressieren direkt Effizienzanforderungen in Hochstrompfaden, bei denen Leitungsverluste (I²R) einen wesentlichen Einfluss auf die Systemleistung haben. Ein niedriger Durchlasswiderstand reduziert die Verlustleistung sowohl im stationären Betrieb als auch bei Lasttransienten, was insbesondere in Anwendungen wie der automobilen Energieverteilung und elektrifizierten Antriebssystemen relevant ist.

Das Bauelement ist im PowerFLAT-5x6-Gehäuse untergebracht, das eine reduzierte Leiterplattenfläche ermöglicht und gleichzeitig eine effektive Wärmeabfuhr gewährleistet. Dies wird durch einen niedrigen thermischen Widerstand und optimierte Wärmeverteilung erreicht und unterstützt einen Betrieb bis zu einer maximalen Sperrschichttemperatur von 175 °C. Das Gehäuse verfügt zudem über benetzbare Flanken, die eine automatische optische Inspektion (AOI) in der Serienfertigung ermöglichen. Der MOSFET ist gemäß AEC-Q101 für Automotive-Anwendungen qualifiziert.

Smart STripFET F8-Technologie und Siliziumoptimierung
Die Smart STripFET F8-Technologie basiert auf der etablierten trenchbasierten STripFET-Architektur von STMicroelectronics und integriert eine modifizierte Gate-Struktur, die die Kanal-Leitfähigkeit sowie die Siliziumflächeneffizienz verbessert. Dies führt zu einer kleineren Chipfläche bei gleicher Stromtragfähigkeit und unterstützt sowohl Kosteneffizienz als auch die Integration in kompakte Steuergeräte.

Die Technologie ist auf Anwendungen optimiert, bei denen die Minimierung von Leitungsverlusten eine zentrale Designanforderung darstellt. In Hochstrom-Energieverteilungsnetzen lassen sich diese MOSFETs mit STi²Fuse VIPower Gate-Treibern kombinieren, die programmierbare Schutzfunktionen wie einstellbare Abschaltcharakteristiken bieten. Dadurch können Leiterbahnen, Steckverbinder und Kabelbäume im Fehlerfall gezielt geschützt werden, was die Systemrobustheit erhöht.

Auswirkungen auf Batteriemanagement und Fahrzeugeffizienz
In Batteriemanagementsystemen werden MOSFETs in Lade- und Entladepfaden, bei Zellbalancierungsfunktionen sowie in Schutzschaltungen eingesetzt. Ein niedrigerer RDS(on) verbessert die Effizienz während Lade- und Entladevorgängen durch reduzierte ohmsche Verluste. Dies senkt die thermische Belastung und erhöht die nutzbare Energieeffizienz des Systems. Auf Fahrzeugebene trägt dies dazu bei, einen größeren Anteil der gespeicherten Energie für Bordnetze bereitzustellen und damit die Reichweite unter vergleichbaren Betriebsbedingungen zu erhöhen.

Produkt-Roadmap und Skalierbarkeit
Der STL059N4S8AG befindet sich in der Serienproduktion in Automotive-Qualität. Weitere Varianten auf Basis der Smart STripFET F8-Plattform sind geplant, darunter Bauelemente mit unterschiedlichen Strom- und Widerstandswerten, beispielsweise mit 350 A und 0,75 mΩ sowie 780 A und 0,35 mΩ RDS(on). Diese Skalierbarkeit ermöglicht den Einsatz über verschiedene Leistungsbereiche hinweg innerhalb des Automotive Data Ecosystem, von dezentralen Energieverteilungsknoten bis hin zu zentralen Batteriearchitekturen.

Herausgegeben von Evgeny Churilov, Induportals Media - Angepasst von AI.

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