突破硅元件 全SiC电源模块 以次世代功率半导体实现 次世代电动车
ROHM与本田技术研究所一同开发了搭载SiC-SBD、SiC-MOSFET的1200V、230A (相当于289kVA) 级别的次世代电动车用高功率变压器模块 (图片1) 。
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汽车进入功率半导体时代
近年来,在急速普及的混合动力车 (HEV)和电动汽车 (EV) 等功率电子需求领域,可望使用相比现有的Si (硅) 元件在电力转换时功耗少的、具有优秀材料物理性质的SiC (碳化硅) *1元件。此次开发的模块结合了ROHM的SiC技术与本田技术研究所的高功率模块技术,成为世界首次全SiC元件高功率模块。它将转换器电路 (1相) 和变压器电路 (3相) 搭载在1个封装内,实现了小型化性能。 |
![]() 图片1 全SiC电源模块 |
超越硅元件的“SiC”实力
SiC变压器在用于降低总功耗时,因为发热量变小,所以可望实现冷却机器的小型化和达到扩大温度管理的设计范围的效果。另外,升压转换器可达到以往4倍的驱动频率,因而能够将周边部件小型化,轻量化,作为机器实现输出容积/密度的大幅提高。加之SiC具有优秀的耐高温特性,车载应用上自动防故障装置设计因此变得容易。ROHM开发的SiC元件为芯片尺寸5.14mm角的SBD (肖特基势垒二极管) *2和4.8×2.4mm的MOSFET,元件个体特性上开关功耗较Si-IBGT*3大幅减少,约为1/7 (图片2) 。 电源模块的开关功耗较以往的Si元件降至约1/4以下 (图1) 。 |
![]() 图片2 SiC SBD晶圆 (左) 和SiC-MOSFET晶圆 (右) |
图1 以往产品与SiC电源模块元件的性能比较 (125℃)
由此,可以降低包括导通电阻的电力交换时的总功耗。
另外,开关功耗降低的同时,能够提高驱动频率,因此,相比使用传统的Si-IGBT时的20kHzPWM频率,可以做到其4倍的80kHz高频率化。
SiC元件的电源模块的优势

今后的展望
*1 SiC(silicon carbide:碳化硅)
相比硅,具有约为3倍的碳化物间隙,约10倍的绝缘破坏电场,约3倍的热传导率等优秀物理值的化合物半导体,这些特性都适合应用于功率元件。
*2 SBD (肖特基势垒二极管)
利用金属和半导体的接触面上形成的势垒具有整流特性而制成的二极管。无少数载流子蓄积效果,具有高速性的特点。
*3 IGBT (绝缘栅双极晶体管)
不仅是电子,由正孔也能流过电流,从而实现低导通电阻的功率晶体管。但是,由于被注入的正孔的蓄积时间,不能在高速下工作,存在开关功耗大的问题。
The Index of This Issue
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vol. 4 / 2009.01 |
Cover Story 1
没有电源供应也能够保持信息的电路
不挥发性逻辑技术

Cover Story 2
突破硅元件
全SiC电源模块

Cover Story3
综合半导体制造商开发
LED照明模块








