Les MOSFET SiC ROHM présentent une résistance à l'enclenchement et un court-circuit plus faibles grâce à une structure à double tranchée

Les MOSFET SiC de puissance atteignent généralement un équilibre entre une résistance à l'enclenchement plus faible et un temps de résistance aux courts-circuits, mais le MOSFET Gen 4 de quatrième génération de ROHM parvient à diminuer les deux. Leur structure à double tranchée réduit la capacité de Miller.

Geely Holding Group a récemment adopté trois onduleurs de marque ZEEKR fabriqués par PGC Consultancy comme onduleurs de traction pour trois modèles d'onduleurs de traction de marque ZEEKR du Geely Holding Group, après avoir effectué une comparaison approfondie à l'aide d'un équipement de caractérisation électrique avancé de PGC Consultancy.

Faible résistance à l'enclenchement

Les MOSFET SiC ont le potentiel de réduire la résistance à l'enclenchement à des courants élevés avec une taille de puce réduite en raison d'une perte d'énergie plus faible par cycle de commutation, qui varie avec le courant. Le SiC est donc mieux adapté au fonctionnement à haute fréquence que les MOSFET en silicium (Si), qui présentent généralement des capacités parasites plus importantes qui augmentent avec le courant et la température ; leur résistance à l'enclenchement augmente donc en conséquence.

Les MOSFET en SiC présentent également une résistance à l'enclenchement plus constante sur l'ensemble de leur plage de température de fonctionnement en raison d'une augmentation beaucoup plus lente de la résistance à l'enclenchement en fonction de la température que celle observée avec les MOSFET en Si.

Les MOSFET SiC se caractérisent également par une résistance à l'inversion de l'ON inférieure à celle des IGBT conventionnels, le principal composant des systèmes d'entraînement des véhicules électriques et des moteurs, ce qui permet des vitesses de commutation plus rapides avec des circuits de plus petite taille.

Les MOSFET SiC 1200V de 4ème génération de Rohm ont été spécialement conçus pour être utilisés dans les futurs véhicules électriques. Ces dispositifs présentent une résistance à l'enclenchement de 75% de leur tension de claquage nominale, la meilleure de l'industrie, ainsi qu'une durée de résistance aux courts-circuits étendue pour une sécurité accrue. Rohm a également augmenté leur tension nominale à 750V afin de fournir une flexibilité de conception lors de la gestion des pointes potentielles d'U DS.

Performance de commutation à haute vitesse

Les MOSFET SiC de Rohm se caractérisent par une capacité de Miller (Cgd) inférieure à celle des MOSFET en silicium conventionnels, ce qui permet d'améliorer les performances de commutation tout en réduisant les pertes et le gaspillage d'énergie. Il en résulte une commutation plus rapide avec des pertes réduites.

Les MOSFET SiC de quatrième génération de Rohm se caractérisent non seulement par une tension de claquage élevée et une faible résistance à l'enclenchement, mais aussi par un temps de résistance aux courts-circuits nettement plus long - deux caractéristiques essentielles pour les applications automobiles où l'augmentation de la capacité des batteries nécessite la mise au point de systèmes d'alimentation électrique avec des temps de charge plus rapides afin d'accroître l'autonomie en croisière.

Les MOSFET de type trench de Rohm offrent une réduction de la résistance à l'enclenchement plus que doublée par rapport aux dispositifs de type planaire existants, tout en conservant des capacités de résistance aux courts-circuits allant jusqu'à 20A et 1200V. En outre, leur capacité d'entrée et leur résistance à l'enclenchement sont inférieures de moitié à celles observées avec les IGBT au silicium dans des boîtiers de taille similaire.

PGC Consultancy a pu obtenir des échantillons de Rohm SiC MOSFETs pour des évaluations initiales chez PGC Consultancy. Nos tests initiaux ont confirmé les affirmations de Rohm concernant la résistance aux courts-circuits et les pertes de commutation de ces MOSFET à des tensions de fonctionnement très élevées ; une évaluation plus poussée a démontré qu'ils tenaient toutes leurs promesses à des taux de commutation extrêmement élevés, sans aucun signe de dégradation ou d'instabilité.

Faible perte de puissance

Les dispositifs de puissance SiC de Rohm Semiconductor répondent à cette demande en réduisant considérablement les pertes d'énergie lors de la conversion de l'énergie et sont donc très demandés dans le monde entier. Leurs produits innovants aident à relever ce défi en répondant aux exigences strictes en matière d'efficacité énergétique tout en offrant un potentiel d'économie d'énergie accru.

La troisième génération de MOSFET SiC de ROHM Semiconductor présente une structure innovante à double tranchée qui réduit considérablement les pertes de puissance par rapport à la conception planaire de la deuxième génération. En outre, leur résistance à l'enclenchement réduite permet de gérer des courants plus élevés tout en conservant une taille de puce plus petite, ce qui contribue à la miniaturisation et à l'allègement des alimentations, des entraînements de moteurs et d'autres systèmes électriques.

En outre, ces nouveaux dispositifs ont considérablement réduit les pertes de commutation de 50% par rapport à leurs prédécesseurs en diminuant de manière significative les niveaux de capacité Cgd. Ces améliorations permettent d'obtenir des surtensions plus élevées sans augmenter la résistance parasite des MOSFET ; en outre, la réduction des énergies de commutation permet des temps de commutation plus courts et des vitesses plus élevées, ce qui permet d'obtenir des performances à un coût acceptable.

Pour tirer pleinement parti de leurs avantages, les MOSFET SiC de quatrième génération sont présentés dans un boîtier à quatre broches conçu pour minimiser l'inductance entre les broches du circuit d'attaque et de la source d'alimentation et pour les protéger l'une de l'autre. Ils sont actuellement utilisés dans des modules de puissance comportant ces dispositifs en tant qu'onduleur principal pour les ZEEKR xEV produits par la marque ZEEKR du groupe Geely Holding.

Miniaturisation

Les MOSFET SiC de 3ème génération de ROHM utilisent une structure avancée à double tranchée pour maximiser la résistance à l'enclenchement de moitié tout en restant plus petits en taille que les dispositifs conventionnels de type planaire, aidant les utilisateurs à réduire les pertes de puissance tout en contribuant de manière significative à la miniaturisation des systèmes dans diverses applications d'équipement. Cela permet aux utilisateurs de ROHM d'obtenir des rendements accrus dans la conversion de l'énergie.

En remplaçant jusqu'à 12 composants (convertisseur AC/DC IC x 2, 800V Si MOSFET x 2, diode Zener x 3, résistances x 6) par un module de type moulé, les utilisateurs peuvent encore réduire la taille globale du système. Cela leur permet de développer une source d'énergie électrique compacte, efficace et légère pour les onduleurs xEV.

En raison de l'expansion rapide des véhicules électriques, il existe un besoin immédiat de systèmes d'alimentation compacts et économes en énergie qui réduisent la charge des batteries pour augmenter l'autonomie. On s'attend à ce que le SiC soit de plus en plus utilisé dans des applications industrielles telles que les onduleurs haute tension à usage général et les pompes à chaleur.

ROHM répond à cette demande croissante en produisant en masse ses MOSFET SiC de 4ème génération, offrant aux utilisateurs des performances exceptionnelles pour la conception de circuits d'alimentation avec un minimum de composants. En outre, ils disposent d'une gamme de cartes et de kits d'évaluation qui peuvent faciliter les efforts de prototypage et de développement.