概要

全球知名半導體制造商ROHM面向工業(yè)設備用的電源,、太陽能發(fā)電功率調節(jié)器及UPS等的逆變器,、轉換器,，開發(fā)出額定1200V 400A,、600A的全SiC功率模塊“BSM400D12P3G002”、“BSM600D12P3G001”,。

本產品通過ROHM獨有的模塊內部結構及散熱設計優(yōu)化,，實現了600A額定電流,，由此,，在工業(yè)設備用大容量電源等更大功率產品中的應用成為可能,。另外，與普通的同等額定電流的IGBT模塊相比,，開關損耗降低了64%（芯片溫度150℃時）,，這非常有助于應用的進一步節(jié)能。不僅如此,，由于可高頻驅動,，還有利于外圍元器件和冷卻系統(tǒng)等的小型化。例如,，根據冷卻機構中的損耗仿真進行計算,，與同等額定電流的IGBT模塊相比，使用SiC模塊可使水冷散熱器的體積減少88%※,。

本模塊將于2017年6月開始出售樣品,。前期工序的生產基地為ROHM Apollo Co., Ltd.（日本福岡縣），后期工序的生產基地為ROHM總部工廠（日本京都）,。

※1200V 600A產品,、PWM逆變器驅動、開關頻率20kHz,、導熱硅脂厚度40μm以下,、散熱器規(guī)格采用市場上可獲得信息的產品、其他溫度條件等相同時

背景

近年來,，SiC因其優(yōu)異的節(jié)能效果而在汽車和工業(yè)設備等領域的應用日益廣泛,，并且市場對更大電流SiC產品的需求越來越旺盛。為了最大限度地發(fā)揮SiC產品的優(yōu)勢--高速開關性能,，尤其是功率模塊這類額定電流較大的產品,，需要開發(fā)可抑制開關時浪涌電壓影響的新封裝。

2012年3月,，ROHM于世界首家開始量產內置的功率半導體元件全部由碳化硅組成的全SiC功率模塊,。其后，相繼開發(fā)出直到1200V,、300A額定電流的系列產品,，在眾多領域中被廣為采用。在IGBT模塊市場,，ROHM擁有覆蓋主要額定電流范圍100A到600A的全SiC模塊產品陣容,，預計未來的需求會進一步增長。

特點

1.開關損耗大幅降低,，有助于設備節(jié)能

搭載ROHM生產的SiC-SBD和SiC-MOSFET的全SiC功率模塊,，與普通的同等額定電流的IGBT模塊相比，開關損耗降低64%（芯片溫度150℃時）,。因此,，可降低應用的功率轉換損耗，實現進一步節(jié)能,。

2.高頻驅動,，有利于外圍元器件的小型化

PWM逆變器驅動時的損耗仿真中，與同等額定電流的IGBT模塊相比,，相同開關頻率的損耗5kHz驅動時降低30％,、20kHz驅動時降低55％，綜合損耗顯著減少,。20kHz驅動時,，所需散熱器尺寸可減少88%。

不僅如此,，由于可高頻驅動,，還有助于外圍無源器件的小型化,。

實現更大電流的技術要點

1. 封裝內部電感顯著降低

隨著功率模塊產品的額定電流越來越大，開關工作時的浪涌電壓變大,，因此需要降低封裝內部的電感,。此次的新產品通過優(yōu)化內置的SiC元器件配置、內部版圖及引腳結構等,，內部電感比以往產品低約23％,。同時，開發(fā)了相同損耗時的浪涌電壓比以往封裝低27%的G型新封裝,，從而成功實現額定電流400A,、600A的產品。而且,，在同等浪涌電壓驅動條件下,，采用新封裝可降低24%的開關損耗。

2. 封裝的散熱性能顯著提升

要實現額定600A的大電流,，不僅需要降低內部電感,，還需要優(yōu)異的散熱性能。新產品提高了對模塊的散熱性影響顯著的底板部分的平坦性,，從而使底板和客戶安裝的冷卻機構間的熱阻減少57％,。

另外，與之前的SiC模塊產品一樣,，此次也推出了用來評估的驅動用柵極驅動器板,，幫助客戶輕松進行產品評估。

siC功率模塊產品陣容

術語解說

?電感

表示使流動的電流發(fā)生變化時因電磁感應產生的電動勢的大小的量,。

?浪涌電壓

在電流平穩(wěn)流動的電路中瞬間急劇變動的電壓,。本文中具體是指關斷MOSFET的開關時產生的電壓。

?IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）

絕緣柵雙極晶體管,。在柵極裝有MOSFET的雙極晶體管,。

?MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field　Effect　Transistor）

金屬－氧化物－半導體場效應晶體管。是FET中最被普遍使用的結構,。作為開關元件使用,。

?SBD（Schottky Barrier Diode）

通過使金屬和半導體接觸從而形成肖特基結，利用其可獲得整流性（二極管特性）的二極管,。具有“無少數載流子存儲效應,、高速性能卓越”的特點。