SiC功率模块下的ROHM逆变器产品

发布时间：2018-09-01

来源：罗姆半导体社区 (https://rohm.eefocus.com)

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在现代能源基础设施中，电力电子技术仍以过去几十年的陈旧技术为基础。硅材料在很多方面已经接近其理论性能极限，因此业界在不断寻找新的半导体元器件材料，以期从根本上提升转化和利用电力的效率。

SiC功率器件作为可显著减少功率转换损耗的关键器件而得到业界的广泛关注，其供应商以美国Cree、日本ROHM等公司为典型代表。2010年，ROHM率先宣布量产SiC MOSFET产品，开始了这一产品的市场化进程。近年来，ROHM不断推进SiC领域的创新研究，在进一步降低功率损耗方面寻求不断突破。

SiC功率器件有什么优势？

对于SiC来说，它是具有成本效益的大功率高温半导体器件是应用于微电子技术的基本元件。SiC是宽带隙半导体材料，与Si相比，它在应用中具有诸多优势。由于具有较宽的带隙，SiC器件的工作温度可高达 600℃，而Si器件的最高工作温度局限在175℃。SiC器件的高温工作能力降低了对系统热预算的要求。此外，SiC器件还具有较高的热导率、高击穿电场强度、高饱和漂移速率、高热稳定性和化学惰性，其击穿电场强度比同类Si器件要高。可以说随着技术的发展，SiC的发展前景是十分明朗的！

功率元件SiC器件的应用现状

随着现代电力电子技术的高频大功率化的发展，开关器件在应用中潜在的问题越来越凸出，开关过程引起的电压、电流过冲，影响到了逆变器的工作效率和工作可靠性。为解决以上问题，过电流保护、散热及减少线路电感等措施被积极采用，缓冲电路和软开关技术也得到了广泛的研究，取得了迅速的进展。利用功率元件能够很好地解决上述的问题。

SiC器件在高温环境中的应用
SiC器件的微波应用
SiC智能功率器件在电力系统中的应用
SIC器件发展助力新能源汽车产业技术革新

碳化硅（SIC）功率器件具有其高转换效率、高功率密度、高温稳定性、低功率损耗等特性。其技术在电动汽车的应用使得汽车轻量化效果显著，能够有效提升电动车10%以上的续航里程，减少80%的电控系统体积。碳化硅技术在在汽车领域的应用备受国内外汽车厂商的关注，有望成为新能源汽车产业发展的主要技术突破口。

ROHM扩充“全SiC”功率模块产品阵容支持1200V/300A

本产品通过ROHM独有的模块内部结构及散热设计优化，实现了600A额定电流，由此，在工业设备用大容量电源等更大功率产品中的应用成为可能。另外，与普通的同等额定电流的IGBT模块相比，开关损耗降低了64%（芯片温度150℃时），这非常有助于应用的进一步节能。不仅如此，由于可高频驱动，还有利于外围元器件和冷却系统等的小型化。例如，根据冷却机构中的损耗仿真进行计算，与同等额定电流的IGBT模块相比，使用SiC模块可使水冷散热器的体积减少88%

＜实现更大电流的技术要点＞

1. 封装内部电感显著降低

开关损耗vs. 浪涌电压

随着功率模块产品的额定电流越来越大，开关工作时的浪涌电压变大，因此需要降低封装内部的电感。此次的新产品通过优化内置的SiC元器件配置、内部版图及引脚结构等，内部电感比以往产品低约23％。同时，开发了相同损耗时的浪涌电压比以往封装低27%的G型新封装，从而成功实现额定电流400A、600A的产品。而且，在同等浪涌电压驱动条件下，采用新封装可降低24%的开关损耗。

2. 封装的散热性能显著提升

外壳-散热片间热阻

要实现额定600A的大电流，不仅需要降低内部电感，还需要优异的散热性能。新产品提高了对模块的散热性影响显著的底板部分的平坦性，从而使底板和客户安装的冷却机构间的热阻减少57％。