【導(dǎo)讀】通常，為了實(shí)現(xiàn)大電流化，一般采用增加MOSFET使用數(shù)量等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，但這需要整流元件即二極管配套使用，因此長(zhǎng)期以來(lái)很難保持小型尺寸。羅姆近日成功開發(fā)出無(wú)需整流元件—二極管的SiC功率模塊，支持1200V/180A，大幅降低逆變器電力損耗，現(xiàn)已開始量產(chǎn)。
日本知名半導(dǎo)體制造商羅姆（總部位于日本京都）面向工業(yè)設(shè)備和太陽(yáng)能發(fā)電功率調(diào)節(jié)器等的逆變器、轉(zhuǎn)換器，開始SiC－MOS模塊（額定1200V/180A）的量產(chǎn)。該模塊內(nèi)置的功率半導(dǎo)體元件全部由SiC－MOSFET構(gòu)成，尚屬業(yè)界首次。額定電流提高到180A，應(yīng)用范圍更廣，非常有助于各種設(shè)備的低功耗化、小型化。
另外，生產(chǎn)基地在羅姆總部工廠（日本京都），已經(jīng)開始銷售樣品，預(yù)計(jì)12月份開始量產(chǎn)并出貨。
圖1：羅姆首款無(wú)需肖特基勢(shì)壘二極管的SiC-MOS模塊
羅姆于2012年3月世界首家實(shí)現(xiàn)內(nèi)置的功率半導(dǎo)體元件全部由碳化硅構(gòu)成的“全SiC”功率模塊（額定1200V/100A）的量產(chǎn)。該產(chǎn)品在工業(yè)設(shè)備等中的應(yīng)用與研究不斷取得進(jìn)展；而另一方面，在保持小型模塊尺寸的同時(shí)希望支持更大電流的需求高漲，此類產(chǎn)品的開發(fā)備受市場(chǎng)期待。
通常，為了實(shí)現(xiàn)大電流化，一般采用增加MOSFET使用數(shù)量等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，但這需要整流元件即二極管配套使用，因此長(zhǎng)期以來(lái)很難保持小型尺寸。
圖2：相同封裝尺寸，電流提高50%
此次，羅姆采用消除了體二極管通電劣化問(wèn)題的第2代SiC-MOSFET，成功開發(fā)出無(wú)需整流元件—二極管的SiC功率模塊（SiC-MOS模塊），使SiC-MOSFET的搭載面積増加，在保持小型模塊尺寸的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了大電流化。內(nèi)置的SiC-MOSFET通過(guò)改善晶體缺陷相關(guān)工藝和元件構(gòu)造，成功地攻克了包括體二極管在內(nèi)的可靠性方面的各種課題。
由此，與逆變器中使用的一般Si-IGBT相比，損耗降低50％以上，在實(shí)現(xiàn)更低損耗的同時(shí)，還實(shí)現(xiàn)了50kHz以上的更高頻率，有利于外圍元件的小型化。
SiC-MOS模塊特點(diǎn)：
MOS單體即可保持開關(guān)特性不變。無(wú)尾電流，開關(guān)損耗更低
即使去掉SBD亦可實(shí)現(xiàn)與以往產(chǎn)品同等的開關(guān)特性。由于不會(huì)產(chǎn)生Si-IGBT中常見(jiàn)的尾電流，損耗可降低50％以上，有助于設(shè)備更加節(jié)能。另外，達(dá)到了Si-IGBT無(wú)法達(dá)到的50kHz以上的開關(guān)頻率，因此，還可實(shí)現(xiàn)外圍設(shè)備的小型化、輕量化。
圖3：與Si-IGBT相比，損耗降低50％以上
可逆向?qū)ǎ瑢?shí)現(xiàn)高效同步整流電路
一般Si-IGBT元件無(wú)法逆向?qū)ǎ鳶iC-MOSFET可通過(guò)體二極管實(shí)現(xiàn)常時(shí)逆向?qū)āＡ硗猓ㄟ^(guò)輸入柵極信號(hào)，還可實(shí)現(xiàn)MOSFET的逆向?qū)ǎc二極管相比，可實(shí)現(xiàn)更低電阻。通過(guò)這些逆向?qū)ㄌ匦裕c二極管整流方式相比，可在1000V以上的范圍采用高效同步整流方式的技術(shù)。
圖4：可逆向?qū)ǎ瑢?shí)現(xiàn)高效同步整流電路
成功解決體二極管的通電劣化，通電時(shí)間達(dá)1000小時(shí)以上且無(wú)特性劣化
羅姆究明了體二極管通電的缺陷擴(kuò)大機(jī)理，通過(guò)工藝、元件結(jié)構(gòu)成功控制了產(chǎn)生劣化的因素。一般產(chǎn)品通電時(shí)間超過(guò)20小時(shí)導(dǎo)通電阻就會(huì)大幅增加，但本產(chǎn)品通電時(shí)間達(dá)1000小時(shí)以上導(dǎo)通電阻也不會(huì)增大。
圖5：通電時(shí)間達(dá)1000小時(shí)以上且無(wú)特性劣化
