世界首創 將SiC-SBD和SiC-MOSFET包在1顆封裝中,正式量產
大幅降低變流器(Inverter)的功率損耗,減少零件的使用量

2012年6月28日

<要旨>

半導體製造商ROHM株式會社(總公司:日本京都市)全新推出適合工業裝置及太陽能發電系統功率調節器等裝置的變流器、轉換器使用,耐壓可達1200V第二代SiC(碳化矽, Silicon carbon)MOSFET「SCH2080KE」。由於其低損耗與高可靠性等特性,因此可適用於各種應用領域,有效協助各種裝置實現低耗電.小體積目標。 本產品首創世界先例,成功地將SiC蕭特基二極體和SiC-MOSFET收納至1顆封裝中。此外,由於降低了內部二極體的順向電壓(VF)達70%以上,成功降低損耗外,還能減少外接零件的使用量。 生產地點為ROHM Apollo Co., Ltd.(位於日本福岡縣),自6月起開始樣品出貨,並由7月起陸續展開量產。

※根據ROHM於6月14日所做的調查結果

<背景>

目前在1200V級的變流器或轉換器上,一般均使用Si-IGBT,但由於此類產品的尾電流或是外接快速回復二極體在回復時的功率轉換損耗較大,因此市場上對於兼具低損耗又能在高頻環境下工作的SiC-MOSFET莫不抱以殷切的期待。然而,由於傳統的SiC-MOSFET容易因為本體二極體(Body Diode)而造成特性不佳(導通電阻或順向電壓上升/承受度不佳)或閘極氧化膜故障等而衍生出許多可靠性上的問題,因此遲遲無法正式運用在產品上。

 

<新產品說明>

本次,ROHM改善了結晶缺陷等相關製程及元件結構,完全克服了本體二極體上的可靠性問題。此外,單位面積導通(ON)電阻比傳統產品降低了約30%,因此晶片體積也更小。 除此之外,ROHM還採用了獨創的安裝技術,成功地將原本必須外接的元件SiC蕭特基二極體包在一起,並同時解決了SiC-MOSFET在本體二極體中的順向電壓問題。 藉由上述改進,與一般變流器所使用的矽質IGBT相較之下,本產品的工作損耗可減少70%以上。同時實現了低損耗化及50kHz以上的高頻化,能選用更小的週邊零件協助整體小型化。

除本產品外,ROHM同時間亦推出SiC蕭特基二極體外接型的SiC-MOSFET「SCT2080KE」,提供不同的電路架構及滿足客戶需求的產品。ROHM將在 7月11日(三)~13日(五)於東京國際展示中心(Tokyo Big Sight)展出的「TECHNO-FRONTIER 2012」中展示此兩項產品,歡迎蒞臨ROHM展場批評指教。

 

<特長>

1.完成SiC-MOSFET與SiC蕭特基二極體的單封裝化
「SCH2080KE」成功地將原本必須外接的SiC蕭特基二極體單封裝化,同時降低了順向電壓。 能降低零件使用量,有效精簡空間。產品系列亦備有採用傳統結構的「SCT2080KE」款,滿足客戶多種需求。

完成SiC-MOSFET與SiC蕭特基二極體的單封裝化

2. 不會產生啟動電壓,電流/電壓特性絕佳
本產品將製程與元件結構最佳化,相較於第一代產品,單位面積導通電阻約降低了30%。 由於本產品不會像一般使用的Si-IGBT有啟動電壓存在,因此在低負載運轉狀態下損耗亦低。

不會產生啟動電壓,電流/電壓特性絕佳
 

3. 降低順向電壓達70%以上,減少損耗及零件用量
SiC物性會讓SiC-MOSFET的本體二極體出現高達2.5V以上的啟動電壓,在變流器工作時可能會造成損耗。 「SCH2080KE」將SiC蕭特基與SiC-MOSFET包在同一封裝內,因此能大幅降低順向電壓,除了降低損耗外,還能減少零件使用量。

降低順向電壓達70%以上,減少損耗及零件用量
 

4. 不會產生尾電流,切換損耗低
不會產生在矽質IGBT中常見的尾電流,因此能降低關機時的切換損耗達90%,更節省能源。此外,切換頻率還能達到50kHz以上,這是矽質IGBT所不及的,可以使用小型零件,能讓週邊裝置而達到小型輕量化的目標。

不會產生尾電流,切換損耗低
 

<名詞解釋>

  1. 本體二極體 (Body diode)
    在MOSFET結構中,會在內部寄生並形成的一種二極體,當變流器運作時,電流會通過此二極體,因此低VF及高速回復特性益形重要。
  2. 尾電流 (Tail current)
    在IGBT上可常見到一種在關機時流通的過渡電流,發生於注入於正孔的囤積時間。在此期間會產生汲極電壓,因而造成極大的切換損耗。
  3. IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor:絕緣閘雙極電晶體)
    一種除了電子外,亦透過正孔讓電流通過,藉此達到低導通電阻的功率電晶體。由於以注入正孔時需累積時間而無法高速運作,存在著切換損耗較大的問題。
  4. 順向電壓(VF:Forward Voltage)
    亦即當順向電壓通過時,二極體所產生的電壓值,數值愈小表示功耗愈小。
  5. 導通(ON)電阻
    即功率元件運作時的電阻值,是影響功率MOSFET性能最重要的一項參數,數值愈小表示性能越好。

 

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