ROHM EcoSiC al PCIM 2024

I chip nudi e i moduli MOSFET in SiC di quarta generazione di ROHM Semiconductor, che riducono significativamente le perdite di energia nei sistemi di trazione elettrica, saranno presentati al PCIM 2024 nell’ambito dell’impegno dell’azienda volto ad aumentare l’autonomia di marcia e a ridurre al minimo le dimensioni delle batterie.

Gli SBD SiC di terza generazione di Rohm presentano un innovativo reticolo bidimensionale di gate disposti dall’alto verso il basso e da sinistra a destra che raddoppia la densità dei gate a parità di ingombro, migliorando significativamente la tensione di salita rispetto ai FRD convenzionali e offrendo al contempo eccellenti prestazioni termiche. Questo design aumenta notevolmente la densità dei gate per unità di ingombro e costituisce un esempio straordinario di eccellenza progettuale.

Resistenza allo stato attivo (ON) ai minimi del settore

I dispositivi a semiconduttore in carburo di silicio (SiC) hanno suscitato grande interesse da parte delle aziende produttrici di semiconduttori di potenza grazie alla loro efficienza, tolleranza termica, risposta in frequenza e prestazioni di uscita in tensione superiori rispetto ai tradizionali dispositivi al silicio. Ciò può tradursi in un maggiore risparmio energetico in varie applicazioni, contribuendo al contempo a ridurre le emissioni di anidride carbonica, il consumo energetico e il riscaldamento globale attraverso misure di risparmio energetico.

Con l'ingresso sul mercato di un numero sempre maggiore di veicoli elettrici di nuova generazione (xEV), è emersa l'esigenza di ridurre le dimensioni e il peso degli impianti elettrici, in particolare dell'inverter di trazione principale, che svolge un ruolo fondamentale. Tuttavia, per raggiungere gli obiettivi prestazionali riducendo al contempo dimensioni e peso, sono necessari ulteriori sviluppi tecnologici nel campo dei dispositivi di potenza.

Il MOSFET SiC di quarta generazione di ROHM vanta una resistenza allo stato conduttivo (ON) leader del settore pari a 2,1 m in un contenitore HSOP8/HSMT8 e una capacità di gate dell’elemento (Qgd) inferiore, che consente di ridurre le perdite di commutazione. Inoltre, la sua tensione gate-source di 15 V consente una maggiore flessibilità nella progettazione dei circuiti dello stadio di potenza rispetto ai prodotti convenzionali, che richiedono una tensione gate-source di 18 V.

DigiKey(tm), Mouser(tm) e Farnell(tm) presenteranno i MOSFET e i circuiti integrati SiC di quarta generazione di ROHM in vari contenitori per una dimostrazione in occasione della fiera PCIM Europe 2024. Inoltre, sarà esposta anche la famiglia EcoGaN di HEMT al GaN.

Maggiore resistenza ai cortocircuiti

Poiché il SiC è più affidabile dei semiconduttori di potenza al silicio (Si), la sua resistenza ai cortocircuiti diventa un criterio importante nella scelta dei dispositivi in SiC per applicazioni ad alta potenza. I MOSFET in SiC di quarta generazione di ROHM vantano una resistenza allo stato attivo (ON) notevolmente ridotta e prestazioni di commutazione ottimizzate, senza compromettere la loro affidabilità in condizioni operative estreme, compresi i test di cortocircuito (SC).

I MOSFET di quarta generazione utilizzano una nuova struttura a trench che riduce la resistenza drain-source fino a 50% rispetto ai dispositivi SiC di tipo planare convenzionali, grazie all’inserimento di trench fittizi tra i trench del gate e della source per disperdere il campo elettrico e ridurre la dipendenza dalla temperatura dell’altezza della barriera di Schottky. Ciò si traduce in una minore resistenza allo stato ON, frequenze di commutazione più elevate con minori perdite e una capacità di ingresso ridotta.

I MOSFET di MOSIS vantano inoltre un layout avanzato delle celle e un substrato più sottile per ridurre gli effetti parassiti, il che si traduce in una minore resistenza allo stato conduttivo per unità di superficie del dispositivo, con una tensione di salita equivalente inferiore a 1 V rispetto ai tradizionali FRD al silicio, e caratteristiche di recupero notevolmente migliorate dopo la polarizzazione inversa.

In un test di cortocircuito in condizioni di sicurezza, ciò aumenta notevolmente l’energia critica EC. Un recente test condotto nel nostro laboratorio Power di Willich, in Germania, utilizzando il modulo di potenza eMPack di Semikron e il nostro gate driver BM6112 (rilevamento DESAT in uscita a 20 A e spegnimento graduale avanzato) ha consentito di ottenere un tempo di cortocircuito (SC) inferiore a 2 µs, pur mantenendo un picco di sovratensione inferiore a 60 V.

Ottimizzato per i sistemi di alimentazione dei veicoli elettrici

Con l'accelerarsi dello sviluppo dei veicoli elettrici (EV), la domanda di dispositivi di potenza con una maggiore resistenza alla tensione ha registrato un'impennata. I MOSFET SiC di quarta generazione di ROHM offrono prestazioni più elevate con perdite inferiori, consentendo di realizzare sistemi più efficienti dal punto di vista energetico e di dimensioni più ridotte.

ROHM sta guidando l'introduzione sul mercato di questi dispositivi, offrendo componenti discreti e moduli ottimizzati per supportare tensioni di batteria più elevate e ricariche più rapide, contribuendo così ad aumentare l'autonomia di marcia. ROHM fornisce inoltre chip nudi e componenti discreti ottimizzati per l'impiego nelle sezioni di alimentazione dei caricabatterie per veicoli elettrici, degli UPS e degli inverter fotovoltaici.

ROHM ha inoltre presentato il pacchetto TRCDRIVE, un modulo stampato destinato alle applicazioni di azionamento degli inverter di trazione, progettato per massimizzare l’area di dissipazione del calore e ridurre significativamente le dimensioni e il consumo energetico, aumentando l’efficienza fino al 50%. Inoltre, questi moduli sono dotati di terminali per i segnali di controllo compatibili con i pin a innesto a pressione, che consentono di effettuare i collegamenti semplicemente premendo dall’alto sulla scheda del gate driver, riducendo notevolmente i tempi di installazione!

ROHM e UAES hanno unito le forze per favorire la diffusione del Power SiC. Insieme stanno sviluppando moduli SiC progettati specificamente per applicazioni automobilistiche quali caricabatterie di bordo e inverter per veicoli elettrici (EV). La loro partnership a lungo termine garantisce a UAES l’accesso ai dispositivi ROHM, consentendo lo sviluppo tecnologico e la rapida implementazione di sistemi di alimentazione all’avanguardia per i veicoli elettrici.

Marchio EcoSiC

Il concetto di branding ‘Power Eco Family’ di ROHM mira a massimizzare l’efficienza e la compattezza delle applicazioni elettroniche, contribuendo al contempo alla tutela dell’ambiente. Nell’ambito di questa iniziativa, ROHM utilizzerà l’EcoSiC per commercializzare dispositivi a semiconduttori di potenza realizzati in carburo di silicio (SiC), un materiale a basso consumo energetico impiegato in applicazioni ad alte prestazioni quali i veicoli elettrici e i sistemi di energia rinnovabile.

I dispositivi SiC di EcoSiC consentono frequenze di commutazione più elevate con perdite inferiori rispetto ad altri materiali semiconduttori, riducendo in modo significativo il consumo energetico e migliorando al contempo l'efficienza energetica e la compattezza. Il loro logo incorpora motivi circuitali e strutture cristalline esagonali che rappresentano l'innovazione tecnologica e la precisione.

ROHM introdurrà il marchio EcoSiC nell’ambito della propria offerta di prodotti in espansione, che comprende dispositivi di potenza in nitruro di gallio rinomati per le loro proprietà superiori, quali l’elevata velocità di commutazione. Il logo EcoGaN è in uso dal 2022. Questa combinazione rafforzerà l’offerta di prodotti dell’azienda.