日本知名半導(dǎo)體制造商羅姆株式會社(總部:日本京都市)日前面向EV、HEV車(電動汽車,、混合動力車)及工業(yè)設(shè)備,與擁有電力系統(tǒng)和電源封裝技術(shù)的Arkansas Power Electronics International(APEI)公司聯(lián)合開發(fā)出搭載了SiC溝槽MOS的高速,、大電流模塊“APEI HT2000”,。該模塊一改傳統(tǒng)的Si模塊的設(shè)計,由于最大限度地利用了SiC器件的特點,,從而大幅改善了電氣特性,、機械特性,同時實現(xiàn)了超小型化,、輕量化,、高效化,在SiC模塊的普及上邁出了巨大的一步,。該模塊共搭載了16個羅姆開發(fā)的SiC溝槽MOS,,經(jīng)驗證可在600V/1000A條件下工作,而且實現(xiàn)了Si-IGBT不可能實現(xiàn)的數(shù)十納秒的超高開關(guān)速度,。不僅如此,,這種模塊的使用范圍高達1200V級,。另外,,在250℃的高溫下亦可工作?;谶@些特點,,不僅傳統(tǒng)的Si-IGBT模塊,現(xiàn)在正被廣泛開發(fā)的SiC模塊中,,也成功開發(fā)出了電氣性能和機械性能都很卓越的模塊,。該模塊預(yù)計于2012年開始面向特殊用途提供樣品,3~4年后達到實際應(yīng)用階段,。
近年來,,在迅速發(fā)展的混合動力車(HEV)、電動汽車(EV)等所代表的電力電子領(lǐng)域,,要求提供更高功率化,、更高效化、更高溫度條件下工作的元器件,,而使用傳統(tǒng)的Si材料是無法解決這些課題的,,但通過使用材料性能卓越的SiC,可以滿足這些要求,。因此,,電力電子市場的需求也從Si模塊轉(zhuǎn)向高效SiC模塊。
之前羅姆開發(fā)的超低電阻(約2mΩ?cm2)SiC溝槽MOSFET可通過單片承受100A級的電流。而此次,,羅姆進一步成功的降低了MOSFET的門極電容,,開關(guān)速度與現(xiàn)有的SiC-DMOS相比可提高50%,與羅姆以往的SiC溝槽MOS相比也提高了30%,。但是,,傳統(tǒng)的模塊,為了元器件的散熱,,確保元器件的工作溫度,,需要加大模塊面積,因此往往導(dǎo)致模塊的寄生電感增大,。因此,,即使搭載SiC溝槽MOS,由于模塊本身的限制也無法有效發(fā)揮其特點,。而此次APEI開發(fā)出了通過將模塊的面積小型化,、進一步優(yōu)化布局、大幅降低了寄生電感的模塊,。另外,,這種模塊上搭載溝槽MOS可承受1000A級水平的大電流,與傳統(tǒng)的Si-IGBT模塊相比,,可以減少一半導(dǎo)通電阻,。此外,,實現(xiàn)了開關(guān)時間僅需數(shù)十納秒的超高速工作,,與Si-IGBT相比成功將開關(guān)損耗降低到了1/3,。不僅如此,由于所使用的材料變更為高性能材料,,因此模塊的面積減少到30%,,并同時實現(xiàn)了Si-IGBT不可能實現(xiàn)的高溫(250℃)驅(qū)動。而且,,根據(jù)端子的連接方法,,可按半橋、全橋,、串聯(lián)進行選用,。另外,還能搭載羅姆開發(fā)的所有的SiC器件,,可進行滿足客戶規(guī)格要求的設(shè)計,。
傳統(tǒng)的SiC模塊,僅需將Si模塊所使用的Si器件更換為SiC器件即可實現(xiàn)高效化和高溫化,,但使用Si器件的模塊設(shè)計中,,無法最大限度的發(fā)揮材料性能卓越的SiC的特點,。此次,通過大幅變更設(shè)計,,優(yōu)化使用SiC器件的模塊,,成功開發(fā)出了可以最大限度發(fā)揮SiC特點的模塊。
<主要特點>
?。保┏p量
?。玻┏⌒?br />
3)大功率(1000A級)
?。矗└咚匍_關(guān)
?。担└邷仳?qū)動
<主要規(guī)格>
尺寸 |
7.5cm×8.13cm×1.23cm |
重量 |
135g |
額定電壓 |
600V |
額定電流 |
1000A |
搭載器件 |
SiC溝槽MOSFET |
導(dǎo)通電阻 |
1.5mΩ |
開關(guān)時間 |
導(dǎo)通35ns/關(guān)斷42ns |
開關(guān)損耗 |
導(dǎo)通1.5mJ/關(guān)斷8mJ |
<模塊的導(dǎo)通特性>
<模塊的電路結(jié)構(gòu)>
<SiC溝槽MOS模塊“APEI HT2000”>
公司名 Arkansas Power Electronics International
地址 535 W. Research Center Blvd. Fayetteville, AR 72701 U.S.A.
法人代表 President & CEO, Alexander B. Lostetter
員工人數(shù) 36人
生產(chǎn)產(chǎn)品 功率模塊,、門極驅(qū)動器等
<術(shù)語解說>
?寄生電感
模塊內(nèi)的線材及布線所攜帶的電感,。