ROHM開發(fā)出內(nèi)置SiC二極管的IGBT(Hybrid IGBT)“RGWxx65C系列”

全球知名半導(dǎo)體制造商ROHM(總部位于日本京都市)開發(fā)出650V耐壓、內(nèi)置SiC肖特基勢壘二極管的IGBT(Hybrid IGBT)“RGWxx65C系列”(RGW60TS65CHR、RGW80TS65CHR、RGW00TS65CHR)，且均符合汽車電子產(chǎn)品可靠性標(biāo)準(zhǔn)“AEC-Q101*1”。該產(chǎn)品適用于以電氣化車輛為首的電動(dòng)汽車(xEV)中的車載充電器和DC/DC轉(zhuǎn)換器、以及太陽能發(fā)電用的功率調(diào)節(jié)器等處理大功率的汽車電子設(shè)備和工業(yè)設(shè)備。

近年來，在全球“創(chuàng)建無碳社會(huì)”和“碳中和”等減少環(huán)境負(fù)荷的努力中，電動(dòng)汽車(xEV)得以日益普及。為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的效率，對各種車載設(shè)備的逆變器和轉(zhuǎn)換器電路中使用的功率半導(dǎo)體也提出了多樣化需求，超低損耗的SiC功率元器件(SiC MOSFET、SiC SBD等)和傳統(tǒng)的硅功率元器件(IGBT、SJ-MOSFET等)都在經(jīng)歷技術(shù)變革。

ROHM致力于為廣泛的應(yīng)用提供有效的電源解決方案，不僅專注于行業(yè)先進(jìn)的SiC功率元器件，還積極推動(dòng)Si功率元器件和驅(qū)動(dòng)IC的技術(shù)及產(chǎn)品開發(fā)。此次，開發(fā)了能夠?yàn)槠占爸械能囕d、工業(yè)設(shè)備提供更高性價(jià)比的Hybrid IGBT。

“RGWxx65C系列”是Hybrid型IGBT，在IGBT*2的反饋單元(續(xù)流二極管)中采用了ROHM的低損耗SiC肖特基勢壘二極管(SiC SBD)，成功大幅降低以往IGBT產(chǎn)品導(dǎo)通時(shí)的開關(guān)損耗(以下稱“開通損耗”*3)。在車載充電器中采用本產(chǎn)品時(shí)，與以往IGBT產(chǎn)品相比，損耗可降低67%，與超級(jí)結(jié)MOSFET (SJ-MOSFET)相比，損耗可降低24%，有助于以更高的性價(jià)比進(jìn)一步降低車載和工業(yè)設(shè)備應(yīng)用的功耗。

新產(chǎn)品已于2021年3月開始出售樣品(樣品價(jià)格：1,200日元/個(gè)，不含稅)，預(yù)計(jì)將于2021年12月起暫以月產(chǎn)2萬個(gè)的規(guī)模投入量產(chǎn)。另外，在ROHM官網(wǎng)上還免費(fèi)提供評估和導(dǎo)入本系列產(chǎn)品所需的豐富設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，其中包括含有驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用指南和SPICE模型等，以支持快速引入市場。

今后，ROHM將繼續(xù)開發(fā)滿足各種需求的低損耗功率元器件，同時(shí)，提供設(shè)計(jì)工具以及各種解決方案，通過助力應(yīng)用系統(tǒng)的節(jié)能和小型化為減輕環(huán)境負(fù)荷貢獻(xiàn)力量。

<新產(chǎn)品特點(diǎn)>

●損耗比以往IGBT產(chǎn)品低67%，為普及中的車載電子設(shè)備和工業(yè)設(shè)備提供更高性價(jià)比

“RGWxx65C系列”是Hybrid型IGBT，在IGBT的反饋單元(續(xù)流二極管)中采用了ROHM的低損耗SiC SBD。與以往使用Si快速恢復(fù)二極管(Si-FRD)的IGBT產(chǎn)品相比，成功地大幅降低了開通損耗，在車載充電器應(yīng)用中損耗比以往IGBT產(chǎn)品低67%。與通常損耗小于IGBT的SJ-MOSFET相比，損耗也可降低24%。在轉(zhuǎn)換效率方面，新產(chǎn)品可以在更寬的工作頻率范圍確保97%以上的高效率，并且在100kHz的工作頻率下，效率可比IGBT高3%，有助于以更高的性價(jià)比進(jìn)一步降低車載和工業(yè)設(shè)備應(yīng)用的功耗。

●符合AEC-Q101標(biāo)準(zhǔn)，可在惡劣環(huán)境下使用

新系列產(chǎn)品還符合汽車電子產(chǎn)品可靠性標(biāo)準(zhǔn)“AEC-Q101”，即使在車載和工業(yè)設(shè)備等嚴(yán)苛環(huán)境下也可以安心使用。

<關(guān)于各種設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)>

為了加快本系列產(chǎn)品的應(yīng)用，在ROHM官網(wǎng)上還免費(fèi)提供評估和導(dǎo)入本系列新產(chǎn)品所需的豐富設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，其中包括含有驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用指南和仿真用的模型(SPICE模型)等。

※除了本系列Hybrid IGBT外，產(chǎn)品陣容中還包括使用Si-FRD作為續(xù)流二極管的產(chǎn)品和無續(xù)流二極管的產(chǎn)品。

<應(yīng)用示例>

?車載充電器

?車載DC/DC轉(zhuǎn)換器

?太陽能逆變器(功率調(diào)節(jié)器)

?不間斷電源裝置(UPS)

<術(shù)語解說>

*1) 汽車電子產(chǎn)品可靠性標(biāo)準(zhǔn)“AEC-Q101”

AEC是Automotive Electronics Council的縮寫，是大型汽車制造商和美國大型電子元器件制造商聯(lián)手制定的汽車電子元器件的可靠性標(biāo)準(zhǔn)。Q101是專門針對分立半導(dǎo)體元器件(晶體管、二極管等)制定的標(biāo)準(zhǔn)。

*2) IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極晶體管)、SJ-MOSFET(Super Junction Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)

兩者均為通常使用Si襯底生產(chǎn)的功率半導(dǎo)體，它們的器件結(jié)構(gòu)不同。IGBT比其他功率半導(dǎo)體的成本更低，但存在需要續(xù)流二極管才能工作(需要雙芯片結(jié)構(gòu)才能工作)、關(guān)斷損耗較大的課題;與IGBT相比，SJ-MOSFET無需續(xù)流二極管即可工作(單芯片結(jié)構(gòu)即可工作)，而且關(guān)斷損耗較小，但存在難以應(yīng)對大功率的問題。作為一項(xiàng)突破，IGBT的續(xù)流二極管采用SiC SBD 而非傳統(tǒng)的Si-FRD，推出了可以降低損耗的Hybrid IGBT。

*3) 開通損耗和關(guān)斷損耗

兩者均為晶體管等半導(dǎo)體元件開關(guān)時(shí)產(chǎn)生的損耗(開關(guān)損耗)。開通損耗是在元件ON時(shí)產(chǎn)生的損耗，關(guān)斷損耗是在元件OFF時(shí)產(chǎn)生的損耗。理想情況下，這些損耗應(yīng)該為零，但實(shí)際上，由于結(jié)構(gòu)上的緣故，在ON和OFF之間切換時(shí)，不可避免地會(huì)流過不必要的電流，從而產(chǎn)生損耗，因此對于功率半導(dǎo)體來說，設(shè)法減少這些損耗是非常重要的工作。