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APEI HT2000:羅姆與APEI聯(lián)合開發(fā)出高速、大電流的SiC溝槽MOS模塊

發(fā)布時間:2011-11-18

產(chǎn)品特性:
  • 改善了電氣特性、機(jī)械特性
  • 同時實現(xiàn)了超小型化、輕量化、高效化
應(yīng)用范圍:
  • 面向EV、HEV車(電動汽車、混合動力車)
  • 應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備

日本知名半導(dǎo)體制造商羅姆株式會社日前面向EV、HEV車(電動汽車、混合動力車)及工業(yè)設(shè)備,與擁有電力系統(tǒng)和電源封裝技術(shù)的Arkansas Power Electronics International(APEI)公司聯(lián)合開發(fā)出搭載了SiC溝槽MOS的高速、大電流模塊“APEI HT2000”。該模塊一改傳統(tǒng)的Si模塊的設(shè)計,由于最大限度地利用了SiC器件的特點,從而大幅改善了電氣特性、機(jī)械特性,同時實現(xiàn)了超小型化、輕量化、高效化,在SiC模塊的普及上邁出了巨大的一步。該模塊共搭載了16個羅姆開發(fā)的SiC溝槽MOS,經(jīng)驗證可在600V/1000A條件下工作,而且實現(xiàn)了Si-IGBT不可能實現(xiàn)的數(shù)十納秒的超高開關(guān)速度。不僅如此,這種模塊的使用范圍高達(dá)1200V級。另外,在250℃的高溫下亦可工作?;谶@些特點,不僅傳統(tǒng)的Si-IGBT模塊,現(xiàn)在正被廣泛開發(fā)的SiC模塊中,也成功開發(fā)出了電氣性能和機(jī)械性能都很卓越的模塊。該模塊預(yù)計于2012年開始面向特殊用途提供樣品,3~4年后達(dá)到實際應(yīng)用階段。

近年來,在迅速發(fā)展的混合動力車(HEV)、電動汽車(EV)等所代表的電力電子領(lǐng)域,要求提供更高功率化、更高效化、更高溫度條件下工作的元器件,而使用傳統(tǒng)的Si材料是無法解決這些課題的,但通過使用材料性能卓越的SiC,可以滿足這些要求。因此,電力電子市場的需求也從Si模塊轉(zhuǎn)向高效SiC模塊。

之前羅姆開發(fā)的超低電阻(約2mΩ?cm2)SiC溝槽MOSFET可通過單片承受100A級的電流。而此次,羅姆進(jìn)一步成功的降低了MOSFET的門極電容,開關(guān)速度與現(xiàn)有的SiC-DMOS相比可提高50%,與羅姆以往的SiC溝槽MOS相比也提高了30%。但是,傳統(tǒng)的模塊,為了元器件的散熱,確保元器件的工作溫度,需要加大模塊面積,因此往往導(dǎo)致模塊的寄生電感增大。因此,即使搭載SiC溝槽MOS,由于模塊本身的限制也無法有效發(fā)揮其特點。而此次APEI開發(fā)出了通過將模塊的面積小型化、進(jìn)一步優(yōu)化布局、大幅降低了寄生電感的模塊。另外,這種模塊上搭載溝槽MOS可承受1000A級水平的大電流,與傳統(tǒng)的Si-IGBT模塊相比,可以減少一半導(dǎo)通電阻。此外,實現(xiàn)了開關(guān)時間僅需數(shù)十納秒的超高速工作,與Si-IGBT相比成功將開關(guān)損耗降低到了1/3。不僅如此,由于所使用的材料變更為高性能材料,因此模塊的面積減少到30%,并同時實現(xiàn)了Si-IGBT不可能實現(xiàn)的高溫(250℃)驅(qū)動。而且,根據(jù)端子的連接方法,可按半橋、全橋、串聯(lián)進(jìn)行選用。另外,還能搭載羅姆開發(fā)的所有的SiC器件,可進(jìn)行滿足客戶規(guī)格要求的設(shè)計。

傳統(tǒng)的SiC模塊,僅需將Si模塊所使用的Si器件更換為SiC器件即可實現(xiàn)高效化和高溫化,但使用Si器件的模塊設(shè)計中,無法最大限度的發(fā)揮材料性能卓越的SiC的特點。此次,通過大幅變更設(shè)計,優(yōu)化使用SiC器件的模塊,成功開發(fā)出了可以最大限度發(fā)揮SiC特點的模塊。

<主要特點>

1)超輕量

2)超小型

3)大功率(1000A級)    

4)高速開關(guān)

5)高溫驅(qū)動

<主要規(guī)格>


尺寸

7.5cm×8.13cm×1.23cm

重量

135g

額定電壓

600V

額定電流

1000A

搭載器件

SiC溝槽MOSFET

導(dǎo)通電阻

1.5mΩ

開關(guān)時間

導(dǎo)通35ns/關(guān)斷42ns

開關(guān)損耗

導(dǎo)通1.5mJ/關(guān)斷 8mJ


<模塊的導(dǎo)通特性>
<模塊的電路結(jié)構(gòu)>

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