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全SiC功率模块:锐减体积与功耗

导读: 罗姆株式会社推出的“全SiC”功率模块(额定1200V/100A)近期开始投入量产。该产品的内置功率半导体元件全部采用SiC构成。

  罗姆株式会社推出的“全SiC”功率模块(额定1200V/100A)近期开始投入量产。该产品的内置功率半导体元件全部采用SiC构成。

  此产品安装在工业设备和太阳能电池等中负责电力转换的变频器、转换器上,与普通的硅材质的IGBT模块相比,具备以下优势,有效解决了世界能源和资源等地球环境问题。它的优势是:开关损耗降低85%,与传统的400A级别的Si-IGBT模块相替换时,体积减小约50%;损耗低,因此发热少,可减小冷却装置体积,从而可实现设备整体的小型化。

  近年来,在工业设备和太阳能电池、电动汽车、铁路等电力电子技术领域,与Si元件相比,电力转换时损耗少、材料性能卓越的SiC元件/模块的实际应用备受期待。根据估算,将传统的Si半导体全部替换为SiC后的节能效果,仅在日本国内就相当于4座核电站的发电量,因此,各公司都已强化了相关研究开发。在这种背景下,罗姆于2010年在世界上率先成功实现了SiC-SBD和SiC-MOSFET两种SiC元件的量产,在行业中遥遥领先。

  与此同时,关于“全SiC”模块,即所内置的功率元件全部将Si替换为SiC,多年来,虽然全世界的制造商多方试制,但在可靠性上存在诸多课题,一直无法实现量产。此次,通过罗姆开发出的独创的缺陷控制技术和筛选法,使可靠性得以确保。另外,针对SiC制备过程中特有的1700℃高温工序,为了防止其发生特性劣化,罗姆开发了控制技术,于世界首家确立了“全SiC”功率模块的量产体制。内置最先进的SiC-SBD和SiC-MOSFET两种元件,与传统的Si-IGBT模块相比,可以将电力转换时的损耗降低85%。另外,与IGBT模块相比,在10倍于其的频率-100kHz以上的高频环境下工作成为可能。该产品的额定电流为100A,通过高速开关和低损耗化,可以与额定电流为200~400A的Si-IGBT模块进行替换。不仅如此,通过设计和工艺的改善,罗姆还成功开发出散热性卓越的模块。替换传统的400A级别的Si-IGBT模块时,体积可减小约50%。由于损耗低,因此发热少,可减小外置的冷却装置体积,从而非常有助于设备整体的小型化。

  罗姆将称其以SiC为首的功率元件事业作为发展战略之一定位,今后,加强实现更高耐压、更大电流的SiC元件/模块的产品阵容的同时,不断推进完善SiC 沟槽式MOSFET和SiC-IPM(智能电源模块)等SiC相关产品的阵容与量产化。

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