- 改善了電氣特性、機(jī)械特性
- 同時(shí)實(shí)現(xiàn)了超小型化、輕量化、高效化
- 面向EV、HEV車(chē)(電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力車(chē))
- 應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備
日本知名半導(dǎo)體制造商羅姆株式會(huì)社日前面向EV、HEV車(chē)(電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力車(chē))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(kāi)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(jì),由于最大限度地利用了SiC器件的特點(diǎn),從而大幅改善了電氣特性、機(jī)械特性,同時(shí)實(shí)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(gè)羅姆開(kāi)發(fā)的SiC溝槽MOS,經(jīng)驗(yàn)證可在600V/1000A條件下工作,而且實(shí)現(xiàn)了Si-IGBT不可能實(shí)現(xiàn)的數(shù)十納秒的超高開(kāi)關(guān)速度。不僅如此,這種模塊的使用范圍高達(dá)1200V級(jí)。另外,在250℃的高溫下亦可工作?;谶@些特點(diǎn),不僅傳統(tǒng)的Si-IGBT模塊,現(xiàn)在正被廣泛開(kāi)發(fā)的SiC模塊中,也成功開(kāi)發(fā)出了電氣性能和機(jī)械性能都很卓越的模塊。該模塊預(yù)計(jì)于2012年開(kāi)始面向特殊用途提供樣品,3~4年后達(dá)到實(shí)際應(yīng)用階段。
近年來(lái),在迅速發(fā)展的混合動(dòng)力車(chē)(HEV)、電動(dòng)汽車(chē)(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(wú)法解決這些課題的,但通過(guò)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(chǎng)的需求也從Si模塊轉(zhuǎn)向高效SiC模塊。
之前羅姆開(kāi)發(fā)的超低電阻(約2mΩ?cm2)SiC溝槽MOSFET可通過(guò)單片承受100A級(jí)的電流。而此次,羅姆進(jìn)一步成功的降低了MOSFET的門(mén)極電容,開(kāi)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(wú)法有效發(fā)揮其特點(diǎn)。而此次APEI開(kāi)發(fā)出了通過(guò)將模塊的面積小型化、進(jìn)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(jí)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(shí)現(xiàn)了開(kāi)關(guān)時(shí)間僅需數(shù)十納秒的超高速工作,與Si-IGBT相比成功將開(kāi)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(shí)實(shí)現(xiàn)了Si-IGBT不可能實(shí)現(xiàn)的高溫(250℃)驅(qū)動(dòng)。而且,根據(jù)端子的連接方法,可按半橋、全橋、串聯(lián)進(jìn)行選用。另外,還能搭載羅姆開(kāi)發(fā)的所有的SiC器件,可進(jìn)行滿足客戶規(guī)格要求的設(shè)計(jì)。
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(shí)現(xiàn)高效化和高溫化,但使用Si器件的模塊設(shè)計(jì)中,無(wú)法最大限度的發(fā)揮材料性能卓越的SiC的特點(diǎn)。此次,通過(guò)大幅變更設(shè)計(jì),優(yōu)化使用SiC器件的模塊,成功開(kāi)發(fā)出了可以最大限度發(fā)揮SiC特點(diǎn)的模塊。
<主要特點(diǎn)>
1)超輕量
2)超小型
3)大功率(1000A級(jí))
4)高速開(kāi)關(guān)
5)高溫驅(qū)動(dòng)
<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(kāi)關(guān)時(shí)間 |
導(dǎo)通35ns/關(guān)斷42ns |
開(kāi)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)>