持续发力汽车市场,罗姆的新型二极管(SBD)发布!

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       近期,罗姆公司发布了一款200V肖特基势垒二极管(简称“SBD”),其实二极管是一款非常普通的电子元器件,在整流电路、检波电路、稳压电路,以及各种调制电路中被广泛应用。然而如果能够把二极管做到极致也非常不一般,ROHM半导体(北京)有限公司技术中心所长水原德健介绍,“罗姆的二极管产品全球市场占比可以达到10%左右,在车载市场全球占比可达到20%,位居第一。肖特基二极管销售额占整体销售额的8%左右。”

 

       根据电流和电压的划分,二极管分为TVS(齐纳二极管)、肖特基二极管、整流二极管,以及SiC 肖特基二极管等种类。其中小电压、小电流一般采用TVS,小电压、大电流采用肖特基二极管,大电压、大电流采用整流二极管、快速恢复二极管,再往上高电压的情况下采用SiC肖特基二极管。

 

 

ROHM半导体(北京)有限公司技术中心所长水原德健先生

 

 

       尤其是随着电动汽车的发展,汽车电气化程度越来越高,在整个汽车中,除了电池电机以外,从摄像头到主机逆变器全部都需要肖特基二极管,那么,一辆车上会用多少个肖特基二极管?水原德健介绍,“一个ECU 会用3-4颗,一辆车上大约有 100个ECU,由此可见,仅ECU 应用一辆车就需要300-400个肖特基二极管。”

 

       近年来,在48V轻度混合动力等驱动系统中,将电机和外围部件集成于1个模块的“机电一体化”已成为趋势技术,能够在高温环境下工作的高耐压、高效率超低IR肖特基势垒二极管的需求日益高涨。另一方面,在以往使用150V产品的系统中,高性能化和高可靠性要求越来越严格,因此要求SBD要具有更高的耐压性能。面向包括xEV在内的动力传动系统等车载系统,罗姆开发了200V耐压的SBD“RBxx8BM200”“RBxx8NS200” 。

 

同时满足高功效和小型化

       罗姆的肖特基二极管包含四个系列:超低VF系列(RBS)、超低IR系列(RBxx8系列)、低VF中IR系列(RBR系列)、中VF低IR系列(RBQ系列),其中RBS系列主要应用于超低损耗整流、反接保护和外置LCD背光等LED驱动器电路;RBR系列和RBQ系列主要用于AC-DC/DC-DC电路二次整流、续流二极管和反接保护;RBxx8系列主打超低IR。

 

       水原德健介绍,“目前,200V产品还是主要采用快速恢复二极管或者整流二极管,但是封装很大,芯片尺寸响应得也就很大,如果采用肖特基二极管,封装会变小,芯片尺寸也会变小,比如DPAK、D2PAK贴片式产品,可以节省更多空间,而且罗姆的产品全部支持AEC-Q101,都是对应车载的产品,在车载上可以高温运转,更节能,更小型化。”

 

 

       相对于罗姆的普通产品,RBxx8系列产品的IR大约降低90%,可实现高达200V的耐压,从而可将以往在需要200V耐压的车载系统中使用的FRD替换为SBD。RBxx8BM/NS200与FRD产品相比,VF特性可降低约11%,有助于应用的低功耗化。而且更低VF可抑制发热量,因此与以往产品相比,可实现同一尺寸小型封装设计。

 

       水原德健还表示,“目前,中等功率封装品也在开发中,未来,曾经使用的5.9×6.9mm尺寸FRD产品将能够被替换为2.5×4.7mm的小型封装产品,安装面积可削减71%。”

 

IR降低90%秘诀在于金属材料

       当听说RBxx8系列的IR相对于罗姆的普通系列产品降低了90%时,笔者非常吃惊。在发布会现场,记者们就这一问题进行了多次提问:是什么原因让RBxx8系列的IR降低了90%?

 

       水原德健解释,“车载和电源设备对高效肖特基的需求越来越高,但是和普通FRD相比,肖特基的IR又偏高,很难稳定运行,因此要想办法把肖特基的IR降下来。怎样才能把肖特基的IR降下来?我们最主要改善了SBD里面一个专用阻挡金属,FRD是‘半导体+半导体’,但是肖特基是‘半导体+金属’,我们改变了肖特基里面金属的特性,IR就降下来了。IR降低之后,SBD可以在高温环境下稳定运转,不会出现热失控。所谓热失控就是随着漏电流升高,温度升高,温度越高,漏电流越大,温度一直上升,就会形成恶性循环。IR改善之后就不再有热失控。在汽车里虽然温度升高,但不会一直升高。”

 

       笔者又追问了一下生产工艺是否有什么改变?水原德健表示,“生产工艺没有改变,是肖特基二极管中的金属材料从普通材料换成了白金材料。”

 

       最后,水原德健强调,“现在200V的产品封装以DPAK、D2PAK为主,接下来会把DPAK和D2PAK做到更小,采用TO-277。现有的PMDS,SMC、SMA产品用PMDE,更小型化、模型化的封装做,努力在保持相同特性的前提下,把封装越做越小,把产品线越做越多。”

 

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