业界首家!无肖特基势垒二极管的SiC-MOS模块开始量产
~支持1200V/180A,大幅降低逆变器电力损耗~

2012年12月25日

日本知名半导体制造商罗姆(总部位于日本京都)面向工业设备和太阳能发电功率调节器等的逆变器、转换器,开始SiC-MOS模块(额定1200V/180A)的量产。
该模块内置的功率半导体元件全部由SiC-MOSFET构成,尚属业界首次。额定电流提高到180A,应用范围更广,非常有助于各种设备的低功耗化、小型化。
另外,生产基地在罗姆总部工厂(日本京都),已经开始销售样品,预计12月份开始量产并出货。

※根据罗姆调查(截至2012年12月12日)

罗姆于2012年3月世界首家实现内置的功率半导体元件全部由碳化硅构成的"全SiC"功率模块(额定1200V/100A)的量产。该产品在工业设备等中的应用与研究不断取得进展;而另一方面,在保持小型模块尺寸的同时希望支持更大电流的需求高涨,此类产品的开发备受市场期待。
通常,为了实现大电流化,一般采用增加MOSFET使用数量等方法来实现,但这需要整流元件即二极管配套使用,因此长期以来很难保持小型尺寸。

此次,罗姆采用消除了体二极管通电劣化问题的第2代SiC-MOSFET,成功开发出无需整流元件—二极管的SiC功率模块(SiC-MOS模块),使SiC-MOSFET的搭载面积増加,在保持小型模块尺寸的同时实现了大电流化。
内置的SiC-MOSFET通过改善晶体缺陷相关工艺和元件构造,成功地攻克了包括体二极管在内的可靠性方面的各种课题。
由此,与逆变器中使用的一般Si-IGBT相比,损耗降低50%以上,在实现更低损耗的同时,还实现了50kHz以上的更高频率,有利于外围元件的小型化。


 

<特点>

1.MOS单体即可保持开关特性不变。无尾电流,开关损耗更低

即使去掉SBD亦可实现与以往产品同等的开关特性。由于不会产生Si-IGBT中常见的尾电流,损耗可降低50%以上,有助于设备更加节能。另外,达到了Si-IGBT无法达到的50kHz以上的开关频率,因此,还可实现外围设备的小型化、轻量化。

MOS单体即可保持开关特性不变。无尾电流,开关损耗更低
 
2.可逆向导通,实现高效同步整流电路 

一般Si-IGBT元件无法逆向导通,而SiC-MOSFET可通过体二极管实现常时逆向导通。另外,通过输入栅极信号,还可实现MOSFET的逆向导通,与二极管相比,可实现更低电阻。通过这些逆向导通特性,与二极管整流方式相比,可在1000V以上的范围采用高效同步整流方式的技术。

可逆向导通,实现高效同步整流电路 可逆向导通,实现高效同步整流电路
 
3.成功解决体二极管的通电劣化,通电时间达1000小时以上且无特性劣化

罗姆究明了体二极管通电的缺陷扩大机理,通过工艺、元件结构成功控制了产生劣化的因素。一般产品通电时间超过20小时导通电阻就会大幅增加,但本产品通电时间达1000小时以上导通电阻也不会增大。

成功解决体二极管的通电劣化,通电时间达1000小时以上且无特性劣化

<用语说明>

  1. 体二极管(Body diode)
    MOSFET 的结构中,寄生于内部而形成的二极管。逆变器工作时,电流经过此二极管,因此要求具备低VF值和 高速恢复特性。
  2. 尾电流(Tail current)
    IGBT 中的关断时流过的瞬态电流。因空穴注入的积累时间而产生。此期间内需要较高的漏极电压,因此产生较 大的开关损耗。
  3. IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor:绝缘栅双极晶体管)
    不仅电子,不同的空穴,电流流经而实现低导通电阻的功率晶体管。因空穴注入的积累时间无法高速动作,具有 开关损耗较大的问题。
  4. 正向电压 (VF: Forward Voltage)
    正向电流流经时二极管产生的电压值。数值越小耗电量越小。
  5. 导通电阻
    功率元件工作时的电阻值。这是影响功率MOSFET 性能的最重要的参数,数值越小性能越高。

 


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