随着全球对可持续发展的关注度不断攀升，以及各国节能减排政策的大力推进，新能源领域展现出了巨大的潜力和广阔的发展空间。功率器件是新能源系统中的关键核心部件。从新能源发电的高效转换，到储能系统的稳定运行，再到电动汽车的动力驱动，都离不开性能卓越的功率器件为整个产业的发展提供着强劲的动力与支撑。

意法半导体为新能源市场提供丰富的功率器件产品组合与解决方案，涵盖 IGBT、高压MOSFET、碳化硅MOSFET、碳化硅二极管/整流器以及氮化镓等产品，并提供多样封装选择，满足不同应用需求，助力新能源市场发展。

传统硅基IGBT电压较高，开关速度慢，适合大功率、大电流应用，如UPS等大功率工业和电机驱动。传统硅高压MOSFET适合普通的开关电源、通信电源、各种DC/DC转换应用。

碳化硅MOSFET适合高频、高效、高功率应用，尤其是新能源应用，如光伏储能DC/DC转换、充电桩、车载OBC和DC/DC、车载电机驱动等。氮化镓频率和效率都很高，但电压等级较低，适合5-10千瓦以下应用，如高效通信电源、家用储能、DC/DC转换。

IGBT

ST的IGBT产品分布很广。H/M系列适合低频电机驱动、家电电机应用等；16-60kHz的HB和HB2系列适合光伏、UPS、充电桩等新能源应用；16-100 kHz/1200V的H系列，电流等级在15-75A，适合光伏、充电、UPS等应用。  

ST提供丰富的封装选择，包括插件、贴片、IPM功率模块及新开发的顶部散热小模块等形式，且有车规和工业应用标准之分。

V系列、HB系列、HB2系列和1200V的H系列是比较重要的产品系列。600V的V系列适合高频率应用，其VCEsat在1.8-1.85V之间。V系列有一款产品通过IGBT反并联碳化硅二极管，损耗较小，特别适合高频率硬开关应用。

650V的HB和HB2系列适合大多数新能源应用。HB2导通压降在1.55-1.65V之间，电流等级在15-100A。目前，最常用的50A/75A/100A产品已经量产。

1200V的H系列电流等级在15-75A，短路时间近5μs，其中50A、75A产品比较常用。ST将开发更大电流（100A以上）的器件，以满足更大功率应用需求。

M/H/V/HB/HB2系列的特性如下图所示：

V系列开关速度非常快，动态损耗较低，VCEsat略高；H和HB系列损耗比较均衡；最新的HB2系列相对HB系列在动态损耗和导通压降上都有提升。

相对于HB系列，HB2的Qg更小，Eoff更低，表明其开关速度更快、损耗更低， VCEsat也做了优化，整体系统效率大大提升，同时增加了软关断特性。

如下图所示，在2.2Ω的低驱动电阻状态下，HB2比HB系列的软关断特性更好，电压过充更低。

为满足客户的新需求，HB2提供TO247-4L四脚封装，增加了Kelvin引脚，使驱动更快、开关损耗更低（比TO247三脚封装减少约50%）。在对效率要求更高的场合，如新能源应用，客户更倾向使用四脚封装器件。目前50A/75A/100A器件都提供四脚封装。

下图是HB2在3.6kW全桥逆变器中的应用。H4桥逆变器输入母线为400V，开关频率36kHz。经测试对比，HB2整体开关损耗比竞争对手低10%，温度低5-6°C。 

针对光伏逆变器新型应用不同的拓扑位置，ST推荐不同的IGBT。

PFC级升压适合HP2或HB2，速度较快且均衡。HP2的反并联二极管是保护型二极管。HB2是满电流二极管，开关速度居中，开关损耗、导通压降比较均衡。

在逆变器场合，如单相H4桥、三相I型三电平或T型三电平可以用650V的HB2系列。T型三电平的竖管可以使用1200V的H系列。

在封装方面，ST提供光伏、工业中常见的TO247三脚和四脚封装，同时开发了新型封装——ACEPACK SMIT。ACEPACK SMIT介于分立器件和模块之间，可以封装一个背靠背的管或半桥，用两个模块就可以实现T型三电平，使功率密度更高，设计更紧凑。同时，ACEPACK SMIT是顶部散热，内部集成DBC实现隔离封装。目前，该封装产品在汽车应用中已有成功案例，也适合光伏或储能市场。

高压MOSFET器件

ST高压MOSFET器件的产品分布很广泛，面向数字电源、通信电源、光储等应用场景。600V、650V中已量产的产品包括M2、DM2、M6、DM6系列。800V、950V、1200V、1500V、1700V的K5系列高压产品，适用于系统辅助电源。

新推出的产品包括M9、DM9系列、K6系列。同时ST还开发了很多新型、小型化封装，如TO-LL、PowerFLAT等，针对不同应用提供多样的封装解决方案。ST还为车载OBC、DC/DC及电池管理等汽车应用提供车规级器件，以及ACEPACK SMIT和HU3PACK封装产品。

与M6系列相比，M9系列导通压降和开关速度更快，更适合高速软开关和硬开关应用，如通信电源、高效率的服务器电源及光伏储能，电压等级包括250V、600V、650V。下图是M9在400V、输入1500W的PFC应用测试结果。在40-45mΩ情况下，M9在整个曲线上的效率比M5、M6及竞争对手均有明显提升。 

K6系列基于K5系列提升了性能，电压等级在800V-950V。800V K6系列的单位面积阻抗有很大提升。如下图，在75W的反击电源测试中，负载范围20%-100%情况下，K6都可提供0.5%-1%的提升。同为DPACK封装情况下，K5可实现630mΩ阻抗，K6可实现240mΩ阻抗，器件阻抗更小，功率密度和效率更高。

高压MOSFET产品在充电桩和储能场景中的具体应用包括PFC的AC/DC、DC/DC软开关应用，以及辅助电源中的反击应用。

PFC AC/DC转换器通常为硬开关，对应产品为M5系列和最新的、效率更高的M9系列。

DC/DC软开关对应产品是目前大量量产的DM6系列。ST还推出了DM9系列，开关速度更高，效率更高。

在反激应用中，充电桩、光伏及各种储能系统都需要辅助电源，可选择950V/1000V/1200V的K5系列，以及最新的效率更高、封装更小的800V K6系列。

下篇文章，我们将详细介绍 ST的 SiC、GaN等产品及新能源解决方案，敬请期待。