ROHM完成SiC元件的一貫化製造體制
低驅動電壓、高效率的SiC蕭特基二極體正式開始量產!

2010-05-10


半導體製造商ROHM股份公司(總公司:京都市)最近推出擁有低損耗、高耐壓特性而備受矚目的新世代功率元件SiC(碳化矽) 材料的蕭特基二極體(SBD)「SCS110A系列」開始量產。「SCS110A系列」比其他廠商量產的SiC-SBD在順向電壓及導通阻抗方面獲得改善, 適合使用在EV(電動車)/HEV(油電混合車)及空調等需要進行功率轉換的Inverter,Converter,PFC電路(功率因素校正電路)等多種用途。 此新產品已於2010年4月下旬開始量產出貨,並隨著需求增加逐漸擴大產能。製造工程方面:晶圓製造在SiCrystal AG(德國埃朗根市), 前段製程在ROHM APOLO DEVICE股份公司(日本福岡),後段製程在ROHM Integrated Systems (Thailand) Co., Ltd.(泰國)進行。

近年來在,電力電子技術方面,半導體元件造成功率轉換時的損耗逐漸形成問題,從環保觀點也促使對於較矽材料更低損耗的SiC功率元件的研發推展。 ROHM領先潮流於2004年成功完成SiC MOSFET試作品,接著完成SiC蕭特基二極體及由以上元件所構成的電源模組試作成功。 領導業界完成SiC元件及模組的研發。SiC的蕭特基二極體在2005年開始工程樣品出貨,並從客戶的資訊回饋努力改善可靠度及製造性。 而為了確保高品質的SiC晶圓供應,ROHM併購了德國SiCrystal公司,完成了SiC元件的一貫化製造體制。

這次開始量產的「SCS110A系列」的反向回復時間(trr)僅15nsec比一般矽材質快速回復二極體(35nsec~50nsec)相比大幅縮短回復時間, 回復時的損耗也降到僅1/3。依此特性,若使用在Inverter、Converter、PFC電路,損耗大幅降低發熱量也跟著減少。 與矽材質的FRD相比,特性隨溫度變化極少,能使用較小的散熱片。與之前的SiC製蕭特基二極體比較, 具有trr特性改善、晶片尺寸縮小15%等各種優點。 在量產化方面,蕭特基接觸屏障的均勻性、不需高溫處理的高阻抗防護環(Guard Ring)層成形等曾經是技術瓶頸的問題也獲得解決, 順利完成社內一貫化生產體制。 和之前量產的SiC蕭特基二極體相比,藉由降低操作時的阻抗值,其順向電壓也隨之降低(VF=1.5V(標準值)10A時)與溫度特性更優良, 大幅提昇性能達到高效率。

ROHM將SiC元件事業視為次世代半導體的核心技術,並致力於蕭特基二極體的更高耐壓化、強化大電流化製品的產品陣容, 搭載MOSFET及SiC元件的IPM(智慧型電源模組)等SiC相關產品的產品陣容擴充及量產化。
 

SiC蕭特基二極體「SCS110A系列」 (PDF:739KB)


SiC蕭特基二極體「SCS110A系列」的特長

  • 反向回復電荷量(Qrr)非常小,可高速切換
  • 穩定的溫度特性
  • 溫度並不會影響trr(反向回復時間)特性


矽材質的快速回復二極體與SiC蕭特基二極體的切換波形比較

矽材質的快速回復二極體與SiC蕭特基二極體的切換波形比較

電子特性

型號 VRM
(V)
VR
(V)
IO
(A)
IFSM
(A)
Tj
(ºC)
Tstg
(ºC)
VF
(V) 
IR
(µA) 
trr
(nsec)
Conditions
typ. IF
(A)
Max. VR
(V)
typ.
SCS110A系列 600 600 10 40 150 -55 to  +150 1.5 10 2 600 15 IF=10A
VR=400V
di/dt=-350A/µsec


名詞解釋

  • SiC(Silicon Carbide:碳化矽)
    能隙約為矽的3倍,絕緣破壞電場約10倍,熱傳導率約3倍的優異物理特性的半導體化合物, 特別適合電源元件應用及高溫操作。
  • 蕭特基二極體
    透過金屬與半導體接觸產生的蕭特基接合面,利用此整流特性的二極體。擁有無少數載子囤積效果的高速性特徵
  • 蕭特基屏障
    蕭特基接合面產生時,金屬及半導體界面附近產生對電子的屏障稱為蕭特基屏障。
  • 防護圈Guard Ring
    半導體元件周圍為了避免元件周圍的各種影響所設置的環狀區域。
  • 反向回復時間(trr)
    電壓從順向變成逆向時,產生瞬間逆向電流的時間。

 

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