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[導讀]損耗比以往IGBT產品低67%,有助於以更高的性價比進一步降低車載和工業設備功耗

全球知名半導體制造商ROHM(總部位於日本京都市)開發出650V耐壓、內置SiC肖特基勢壘二極管的IGBT(Hybrid IGBT)“RGWxx65C系列”(RGW60TS65CHR、RGW80TS65CHR、RGW00TS65CHR),且均符合汽車電子產品可靠性標準“AEC-Q101*1”。該產品適用於以電氣化車輛為首的電動汽車(xEV)中的車載充電器和DC/DC轉換器、以及太陽能發電用的功率調節器等處理大功率的汽車電子設備和工業設備。

近年來,在全球“創建無碳社會”和“碳中和”等減少環境負荷的努力中,電動汽車(xEV)得以日益普及。為了進一步提高系統的效率,對各種車載設備的逆變器和轉換器電路中使用的功率半導體也提出了多樣化需求,超低損耗的SiC功率元器件(SiC MOSFET、SiC SBD等)和傳統的硅功率元器件(IGBT、SJ-MOSFET等)都在經歷技術變革。

ROHM致力於為廣泛的應用提供有效的電源解決方案,不僅專注於行業先進的SiC功率元器件,還積極推動Si功率元器件和驅動IC的技術及產品開發。此次,開發了能夠為普及中的車載、工業設備提供更高性價比的Hybrid IGBT。

“RGWxx65C系列”是Hybrid型IGBT,在IGBT*2的反饋單元(續流二極管)中採用了ROHM的低損耗SiC肖特基勢壘二極管(SiC SBD),成功大幅降低以往IGBT產品導通時的開關損耗(以下稱“開通損耗”*3)。在車載充電器中採用本產品時,與以往IGBT產品相比,損耗可降低67%,與超級結MOSFET (SJ-MOSFET)相比,損耗可降低24%,有助於以更高的性價比進一步降低車載和工業設備應用的功耗。

新產品已於2021年3月開始出售樣品(樣品價格:1,200日元/個,不含税),預計將於2021年12月起暫以月產2萬個的規模投入量產。另外,在ROHM官網上還免費提供評估和導入本系列產品所需的豐富設計數據,其中包括含有驅動電路設計方法的應用指南和SPICE模型等,以支持快速引入市場。

今後,ROHM將繼續開發滿足各種需求的低損耗功率元器件,同時,提供設計工具以及各種解決方案,通過助力應用系統的節能和小型化為減輕環境負荷貢獻力量。

<新產品特點>

●損耗比以往IGBT產品低67%,為普及中的車載電子設備和工業設備提供更高性價比

“RGWxx65C系列”是Hybrid型IGBT,在IGBT的反饋單元(續流二極管)中採用了ROHM的低損耗SiC SBD。與以往使用Si快速恢復二極管(Si-FRD)的IGBT產品相比,成功地大幅降低了開通損耗,在車載充電器應用中損耗比以往IGBT產品低67%。與通常損耗小於IGBT的SJ-MOSFET相比,損耗也可降低24%。在轉換效率方面,新產品可以在更寬的工作頻率範圍確保97%以上的高效率,並且在100kHz的工作頻率下,效率可比IGBT高3%,有助於以更高的性價比進一步降低車載和工業設備應用的功耗。

●符合AEC-Q101標準,可在惡劣環境下使用

新系列產品還符合汽車電子產品可靠性標準“AEC-Q101”,即使在車載和工業設備等嚴苛環境下也可以安心使用。

<關於各種設計數據>

為了加快本系列產品的應用,在ROHM官網上還免費提供評估和導入本系列新產品所需的豐富設計數據,其中包括含有驅動電路設計方法的應用指南和仿真用的模型(SPICE模型)等。

※除了本系列Hybrid IGBT外,產品陣容中還包括使用Si-FRD作為續流二極管的產品和無續流二極管的產品。

<應用示例>

・車載充電器

・車載DC/DC轉換器

・太陽能逆變器(功率調節器)

・不間斷電源裝置(UPS)

<術語解説>

*1) 汽車電子產品可靠性標準“AEC-Q101”

AEC是Automotive Electronics Council的縮寫,是大型汽車製造商和美國大型電子元器件製造商聯手製定的汽車電子元器件的可靠性標準。Q101是專門針對分立半導體元器件(晶體管、二極管等)制定的標準。

*2) IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極晶體管)、SJ-MOSFET(Super Junction Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)

兩者均為通常使用Si襯底生產的功率半導體,它們的器件結構不同。IGBT比其他功率半導體的成本更低,但存在需要續流二極管才能工作(需要雙芯片結構才能工作)、關斷損耗較大的課題;與IGBT相比,SJ-MOSFET無需續流二極管即可工作(單芯片結構即可工作),而且關斷損耗較小,但存在難以應對大功率的問題。作為一項突破,IGBT的續流二極管採用SiC SBD 而非傳統的Si-FRD,推出了可以降低損耗的Hybrid IGBT。

*3) 開通損耗和關斷損耗

兩者均為晶體管等半導體元件開關時產生的損耗(開關損耗)。開通損耗是在元件ON時產生的損耗,關斷損耗是在元件OFF時產生的損耗。理想情況下,這些損耗應該為零,但實際上,由於結構上的緣故,在ON和OFF之間切換時,不可避免地會流過不必要的電流,從而產生損耗,因此對於功率半導體來説,設法減少這些損耗是非常重要的工作。

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