首創世界先例"全碳化矽"功率模組量產正式啟動
可降低切換損失達85%,能大幅降低工業裝置等之功率損耗

2012-03-22

全碳化矽功率模組

<內容>

半導體製造商ROHM株式會社(總公司:日本京都市)已正式展開碳化矽模組 (額定功率1200V/100A)之量產,此模組係完全利用碳化矽(SiC:Silicon Carbide)來架構內建的功率半導體元件。 本產品可用來嵌入工業裝置或太陽能電池中負責功率轉換的變頻器或轉換器中,與一般的矽製IGBT模組相較之下,本產品不但具有以下優點,而且還能節省全球能源及資源等,對地球環境保護帶來極大的貢獻。
●可降低切換損耗達85%
●可取代傳統的400A級的Si-IGBT模組,並減少50%的體積。
●損耗低,發熱量也少、可以使用體積較小的冷卻裝置,因此能讓整台裝置的體積更小。
  本產品將自3月下旬起於ROHM總公司工廠(日本京都市)展開製品之量產與出貨。
 

<背景>

近年來,在工業裝置、太陽能電池、電動車、鐵路等功率電子領域中,比矽元件的功率轉換時損耗低且材料物性絕佳的碳化矽元件/模組的實用化十分受到期待。 若以全碳化矽來取代傳統的矽半導體,甚至能達到相當於日本國內4座原子爐※2之節能效果,因此各家半導體廠無不加緊腳步進行研發,在此風潮之下,ROHM領先世界,於2010年成功地量產出SiC-SBD及SiC-MOSFET等碳化矽元件,再次領導業界。 另一方面,長久以來業界許多友廠為了以碳化矽來取代矽,也紛紛展開各種全碳化矽模組的試產,但由於在可靠性方面仍要面臨許多問題,因此至今仍無法進行量產。

本產品能有效提高馬達控制與功率轉換效率碳化矽SiC模組量產將大大提高節能效果
※1:根據ROHM之調查結果(2012年3月●日最新資料)
※2:根據日本先進工程協會之調查結果:假設2020年日本國內主要業界已導入碳化矽功率元件
   (以100萬Kw級原子爐1座=8.8TWh/年作為試算標準) 
 

<新產品的詳細說明>

本次,ROHM研發出獨創的「缺陷抑制」技術及篩選法,可確保產品的可靠性。此外,還同時發展出碳化矽所特有的1700ºC高溫製程之劣化抑制技術等,領先全球成功建立一套"全碳化矽"功率模組量產體制。  本產品以最尖端技術將SiC-SBD與SiC-MOSFET等2種元件進行搭配,不但能將功率轉換時的損耗降低至傳統的矽IGBT模組的85%,而且達到100kHz以上的高頻動作,動作速度高於IGBT模組10倍以上,此外,額定電流為100A,切換速度快而且損耗低,因此能用來取代額定電流為200`400A的矽IGBT模組。 除此之外,經由設計與製程的改善,ROHM還成功研發出散熱性絕佳的模組。用來取代傳統的400A級矽IGBT模組後,即可減少約50%的體積。由於損耗降低發熱也因此更小,因此亦可使用體積較小的外接冷卻裝置,能夠有效地協助整體裝置實現小型化的目標。

ROHM將碳化矽(SiC)等功率元件事業定位為公司未來成長策略的重要一環,未來除了將更進一步加強碳化矽(SiC)元件/模組產品系列以達成高耐壓、大電流等目標外,同時並將致力於推動碳化矽槽溝式(Trench) MOSFET及SiC-IPM (智慧功率模組)等碳化矽(SiC)相關產品系列之擴充及量產。
 

<特長>

1) 降低切換損耗達85%
相較於矽IGBT,採用最尖端科技的SiC-SBD及SiC-MOSFET之全SiC模組其切換損耗可降低達85%。

降低切換損耗達85%
 


2) 實現小型/薄型化封裝
經過設計與製程的改善,ROHM成功研發出散熱性絕佳的模組,大大地滿足了裝置對於小型化之需求。

實現小型/薄型化封裝
 

<電路圖> 

電路圖
 

<名詞說明>

  1. IGBT (「Insulated Gate Bipolar Transistor」一詞之縮寫)
    中文翻譯為「絕緣閘雙極電晶體」,意思就是將MOSFET嵌入閘極之雙極電晶體。
  2. MOSFET (「Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor」一詞之縮寫)
    中文翻譯為「金屬氧化層半導體場效電晶體」,為場效電晶體(FET)當中最被廣泛使用的一種結構,
    可作為切換元 件使用。
  3. SBD (「Schottky Barrier Diode」一詞之縮寫)
    中文翻譯為「蕭特基二極體」,此種二極體係利用金屬與半導體接合所產生的蕭特基接合面,
    以達到整流特性(二極體特性),具有無少數載子囤積之絕佳高速性特徵。

 

關於此產品的詢問