- 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（電動汽車、混合動力車）
- 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社日前面向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(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個羅姆開發(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)十納秒的超高開關(guān)速度。不僅如此，這種模塊的使用范圍高達(dá)1200V級。另外，在250℃的高溫下亦可工作。基于這些特點(diǎn)，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(jī)械性能都很卓越的模塊。該模塊預(yù)計(jì)于2012年開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，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(jìn)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(diǎn)。而此次APEI開發(fā)出了通過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。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，通過大幅變更設(shè)計(jì)，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(diǎn)的模塊。
＜主要特點(diǎn)＞
１）超輕量
２）超小型
３）大功率（1000A級）
４）高速開關(guān)
５）高溫驅(qū)動
＜主要規(guī)格＞
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尺寸 |
7.5cm×8.13cm×1.23cm |
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重量 |
135g |
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額定電壓 |
600V |
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額定電流 |
1000A |
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搭載器件 |
SiC溝槽MOSFET |
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導(dǎo)通電阻 |
1.5mΩ |
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開關(guān)時(shí)間 |
導(dǎo)通35ns/關(guān)斷42ns |
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開關(guān)損耗 |
導(dǎo)通1.5mJ/關(guān)斷 8mJ |
＜模塊的導(dǎo)通特性＞
