罗姆于世界首次实现SiC-SBD与SiC-MOSFET的一体化封装,并开始量产
~大大降低逆变器的功耗,有效减少部件个数~

2012-06-14

TO-247

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,开发出耐压高达1200V 的第2 代SiC(Silicon carbide:碳化硅)MOSFET"SCH2080KE"。此产品损耗低,可靠性高,在各种 应用中非常有助于设备实现更低功耗和小型化。 本产品于世界首次成功实现SiC-SBD 与SiC-MOSFET 的一体化封装。内部 二极管的正向电压(VF)降低70%以上,实现更低损耗的同时还可减少部件个数。 生产基地在ROHM Apollo Co., Ltd.(日本福冈县),从6 月份开始出售样品, 从7 月份开始陆续量产。

※根据罗姆的调查(截至2012 年6 月14 日)

现在,在1200V 级别的逆变器和转变器中一般使用Si-IGBT,但尾电流和外置FRD 的恢复导致的功率转换损耗 较大,因此,更低损耗、可高频动作的SiC-MOSFET 的开发备受期待。但是,传统的SiC-MOSFET,体二极管通电 导致的特性劣化(导通电阻和正向电压的上升/耐性劣化)和栅氧化膜故障等可靠性方面的课题较多,之前无法实 现真正的全面导入。

损耗比较

此次,罗姆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所有课题。而且,与传统产品相比,单位面积的导通电 阻降低了约30%,实现了芯片尺寸的小型化。 另外,通过独创的安装技术,还成功将传统上需要外置的SiC-SBD 一体化封 装,使SiC-MOSFET 的体二极管长久以来的课题—降低正向电压成为可能。 由此,与一般的逆变器中所使用的Si-IGBT 相比,工作时的损耗降低了70% 以上,实现了更低损耗的同时,还实现了50kHz 以上的更高频率,而且有助于外 围部件的小型化。

另外,此次还同时开发了与SiC-SBD 非同一封装的型号SiC-MOSFET"SCT2080KE",提供满足不同电路构 成和客户需求的产品。两种产品将在6 月19 日(周二)~21 日(周四)于上海世博展览馆举行的聚集电力电子、智能 运动、电力特性等最新技术的专业类展会"PCIM Asia 2012"的罗姆展台展出。欢迎莅临现场参观。

<特点> 1) SiC-MOSFET与SiC-SBD 一体化封装
成功实现"SCH2080KE"与传统上需要外置的SiC-SBD 的一体 化封装,降低了正向电压。可减少部件个数,而且有助于进一步 节省空间。产品阵容中还包括传统结构的"SCT2080KE",可满 足客户的多种需求。

SiC-MOSFET与SiC-SBD 一体化封装

2) 无开启电压,具备卓越的电流电压特性
通过优化工艺和元件构造,与第1 代产品相比,单位面积的导通电阻降低约30%。不存在一般使用的Si-IGBT 长久以来所存在的开启电压,因此即使在低负载运转时损耗也很低。

无开启电压,具备卓越的电流电压特性

3) 正向电压降低70%以上,减少了损耗和部件个数
SiC-MOSFET 的体二极管,在SiC 物质特性的原理上决定了其开启电压较大,高达2.5V 以上,常常成为逆变 器工作时的损耗。"SCH2080KE"集SiC-SBD 与SiC-MOSFET 于同一封装内,大大降低了正向电压。不仅损耗 更低,还可减少部件个数。

正向电压降低70%以上,减少了损耗和部件个数

4) 无尾电流,可进行低损耗开关
由于不会产生Si-IGBT 中常见的尾电流,因此关断时的开关损耗可减少90%,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,可实现外围设备的小型化、轻量化。

无尾电流,可进行低损耗开关

【术语解说】

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。
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。
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。
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。
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。
产品信息 SiC功率器件
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