ROHM推出內建SiC二極體IGBT(Hybrid IGBT)「RGWxx65C系列」
損耗比傳統IGBT產品減少67% 有助降低車電和工控裝置功耗

 

2021年7月13日

半導體製造商ROHM(總公司:日本京都市)開發出650V耐壓、內建SiC蕭特基二極體的IGBT(Hybrid IGBT)「RGWxx65C系列」(RGW60TS65CHRRGW80TS65CHRRGW00TS65CHR),且均符合汽車電子產品可靠性標準「AEC-Q101*1」。該產品適用於電動車(xEV)充電器和DC/DC轉換器,以及太陽能發電用的功率穩壓器等,處理大功率的車電裝置和工控裝置。

 

近年來,在全球「無碳社會」和「碳中和」等環保風潮中,電動車(xEV)得以日益普及。為了進一步提高系統效率,各種車電裝置的逆變器,以及轉換器電路中使用的功率半導體等,也出現了多樣化需求,超低損耗的SiC功率元件(SiC MOSFET、SiC SBD等),和傳統的Si功率元件(IGBT、SJ-MOSFET等)也都正持續大幅度的技術革新。
ROHM致力於為廣泛應用提供有效的電源解決方案,不僅專注於領先業界的SiC功率元件,更積極研發Si功率元件和驅動IC的技術及產品。本次就開發出了能為車電、工控裝置提供更高CP值的Hybrid IGBT。


「RGWxx65C系列」是Hybrid型IGBT產品,在IGBT*2的回流單元(飛輪二極體)中採用了ROHM的低損耗SiC蕭特基二極體(SiC SBD),成功降低了傳統IGBT產品導通時的切換損耗(以下稱“導通損耗”*3)。本產品使用在車電充電器時,與傳統IGBT產品相比,損耗可降低67%,與SJ-MOSFET相比,損耗可降低24%,有助以更高的CP值進一步降低車電和工控裝置應用的功耗。
新產品已於2021年3月開始出售樣品(樣品價格:1,200日元/個,未稅),預計將於2021年12月起暫以每月2萬個的規模投入量產。另外,ROHM官網上還免費提供評估本系列產品時所需的豐富設計資料,包括驅動電路設計方法的應用指南和SPICE模型等,各類型的支援以利產品快速導入市場。

 

<新產品特點>

●損耗比傳統IGBT產品降低67%,提供車電和工控裝置更高的CP值

「RGWxx65C系列」是Hybrid型IGBT,該IGBT的回流單元(飛輪二極體)中採用了ROHM的低損耗SiC SBD。與傳統使用Si快速恢復二極體(Si-FRD)的IGBT產品相比,可大幅降低導通損耗,例如在車電充電器應用中的損耗,比起傳統IGBT產品可降低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,新產品可以在更廣的工作頻率範圍中確保97%以上的高效率,並且在100kHz的工作頻率下,效率比IGBT提高3%,有助以更高的CP值進一步降低車電和工控裝置應用的功耗。

●符合AEC-Q101標準,可在惡劣環境下使用

新產品符合汽車電子產品可靠性標準「AEC-Q101」,即使在較嚴苛的環境下也可以安心使用。

<關於各種設計資料>

為了加快本系列產品的應用,ROHM官網上免費提供了評估和導入本系列新產品時所需的豐富設計資料,其中包括含有驅動電路設計方法的應用指南,和模擬用途的模型(SPICE模型)等。如欲瞭解更多資訊,請參考:

https://www.rohm.com.tw/products/igbt/field-stop-trench-igbt?SearchWord=rgw&PS_BuiltInDiode=SiC-SBD

<Hybrid IGBT「RGWxx65C系列」產品系列>

產品型號 耐壓
VCES(V)
集極電流
IC@100℃
(A)
導通損耗
VCE(sat)
Typ(V)
飛輪二極體

符合AEC-Q101

封裝
Newicon
RGW60TS65CHR
650 30 1.5 SiC SBD YES TO-247N
TO-247N
Newicon
RGW80TS65CHR
40
Newicon
RGW00TS65CHR
50

RGW40NL65CHRB
20 TO-263L
(LPDL)
TO-263L(LPDL)

RGW50NL65CHRB
25

RGW60NL65CHRB
30

☆:開發中

封裝採用JEDEC表記。()内為ROHM封裝。

※除了本系列Hybrid IGBT外,產品系列中還包括採用了Si-FRD的飛輪二極體產品,以及無飛輪二極體產品。
如欲瞭解更多資訊,請參考:

https://www.rohm.com.tw/products/igbt/field-stop-trench-igbt?SearchWord=rgw

<應用範例>

  • ・車載充電器
  • ・車電DC/DC轉換器
  • ・太陽能逆變器(功率調節器)
  • ・不斷電系統(UPS)

<名詞解釋>

*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件製造商聯手制定的汽車電子元件的可靠性標準。其中Q101是特別針對離散式半導體元件(電晶體、二極體等)而制定的標準。
*2) IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣閘雙極電晶體)、
SJ-MOSFET(Super Junction Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)
兩者通常均使用Si基板來生產的功率半導體,但元件結構並不相同。IGBT比其他功率半導體的成本更低,但有需要飛輪二極體才能工作(需要雙晶片結構才能工作)、以及關斷損耗較大等課題;與IGBT相比,SJ-MOSFET無需飛輪二極體即可工作(單晶片結構即可工作),而且關斷損耗較小,但卻存在難以對應大功率的問題。
而本次開發上的突破在於,IGBT的飛輪二極體採用SiC SBD,而非傳統的Si-FRD,成功推出了可以降低損耗的Hybrid IGBT。
 
*3) 導通損耗和關斷損耗
兩者均為電晶體等半導體元件切換時產生的損耗(切換損耗)。導通損耗是在元件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,不可避免地會流經不必要的電流,從而產生損耗,因此對於功率半導體來說,設法減少這些損耗是非常重要的工作。
 
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