日本知名半導體制造商羅姆株式會社(總部：日本京都市)日前面向EV、HEV車(電動汽車、混合動力車)及工業(yè)設備，與擁有電力系統(tǒng)和電源封裝技術的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)十納秒的超高開關速度。不僅如此，這種模塊的使用范圍高達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)出了電氣性能和機械性能都很卓越的模塊。該模塊預計于2012年開始面向特殊用途提供樣品，3～4年后達到實際應用階段。
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，羅姆進一步成功的降低了MOSFET的門極電容，開關速度與現(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，可以減少一半導通電阻。此外，實現(xiàn)了開關時間僅需數(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)進行選用。另外，還能搭載羅姆開發(fā)的所有的SiC器件，可進行滿足客戶規(guī)格要求的設計。
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
5) 高溫驅(qū)動
<模塊的導通特性>
<模塊的電路結構>
下載文檔
