Rohm gör framsteg inom MOSFET:ar av kiselkarbid för elbilar

Rohm har gjort betydande framsteg inom SiC-komponenter för krafthalvledarenheter. Deras fjärde generationens trench-MOSFET har lägre energiförluster och gör det möjligt att bygga mindre kraftsystem.

Elfordon kan drivas med 800 V för snabbare högspänningsladdning, vilket ger ökad effektivitet och räckviddsförlängning.

Typer

Kiselkarbid, eller kort SiC (ofta kallat karborundum eller korund), är en hård kemisk förening som består av kisel och kol och som används i industriprodukter som slipmedel och skärverktyg, konsumentelektronik som TV-skärmar, DVD-spelare och mobiltelefonskärmar, bilbromsar och kopplingar samt keramiska plattor som används i skottsäkra västar - bland många andra applikationer. Kiselkarbid spelar också en viktig roll inom flera andra industrier, t.ex. flyg-, fordons- och energiindustrin.

ROHM har introducerat en rad SiC-krafttransistorer, t.ex. MOSFETs, med högre driftstemperaturer och lägre förluster än vanliga kiselkrafttransistorer - egenskaper som gör dem till ett utmärkt val för applikationer som kräver hög hastighet, t.ex. växelriktare för elfordon.

ROHM SiC krafthalvledare är väl lämpade för denna uppgift på grund av deras överlägsna prestanda och hållbarhet - detta gör ROHM SiC krafthalvledare till en av hörnstenskomponenterna i alla elfordon (EV).

Fälteffekttransistorer (FET) i SiC har flera tydliga fördelar jämfört med motsvarande i kisel när det gäller stigande spänning och temperaturberoende, vilket gör dem perfekta för applikationer med snabb växling vid högre hastigheter. Dessutom innebär deras förmåga att förhindra termisk rusning att de kan användas säkert även när de utsätts för extremt höga temperaturer - något som har möjliggjort tillverkning av många avancerade elektronikprodukter samtidigt som energieffektiviteten har ökat och många utrustningar har blivit mindre och lättare.

Tillämpningar

Kiselkarbidens breda energibandgap gör den till ett utmärkt halvledarmaterial för kraftelektronikapplikationer, som t.ex. växelriktare i elfordon (EV). Tack vare deras effektivitet kan elbilsförare förlänga körsträckan samtidigt som batteristorleken hålls nere - till stor del tack vare betydligt lägre omvandlingsförluster jämfört med kiselmodeller vid högre spänningsnivåer på 800 V eller högre.

Kiselkarbidens låga värmeutvidgning, styvhet och elektriska ledningsförmåga gör det till ett användbart material för många andra ändamål. Exempelvis används dess speglar i stor utsträckning i många astronomiska teleskop som Herschel Space Telescope och Gaia Space Observatory - liksom i vissa fusionsreaktorer på grund av dess förmåga att motstå mycket höga temperaturer och strålningsexponering.

ROHM har redan utvecklat ett sortiment av SiC MOSFETs som är särskilt utformade för 1500V DC-system som används i PV-omriktare, UPS-enheter och andra industriella applikationer, både diskret eller som nakna chip för modultillverkare. ROHM gick också in på fordonsmarknaden genom att tillhandahålla 2kV SiC SBDs som används som PFC-sektioner i ombordladdare och växelriktare som syftar till att öka räckvidden samtidigt som batteristorleken minskas; deras enhet erbjuder branschledande lågt ON-motstånd samt kortslutningståtid som är avgörande för att öka körområdet samtidigt som batteristorleken minskas när den används på elfordon (EV).

Prestanda

Kiselkarbidens breda energibandgap bidrar till att minska omvandlingsförlusterna i elektriska drivsystem, vilket ökar batteriets effektivitet och körsträcka. Dessutom ger högpresterande SiC-kraftkomponenter mycket bättre prestanda jämfört med traditionella kisel-IGBT:er som finns i laddare och motoromriktare för elfordon.

ROHM har sett ett snabbt införande av sina 4:e generationens 750V och 1200 V SiC MOSFETs i växelriktare för elfordon, tack vare deras branschledande låga ON-motstånd per ytenhet utan att kompromissa med kortslutningstiden, samt lägre parasitkapacitans som förbättrar switchningsprestandan för mindre växelriktare.

Dessa kraftkomponenter har ett bredare drifttemperaturområde än kiselkomponenter, vilket gör att de kan arbeta vid högre temperaturer utan att tillförlitligheten eller prestandan försämras. Därmed är de en idealisk lösning för kraftelektronikapplikationer som kräver drift i ett utökat temperaturområde.

Rohm har utvecklat ett omfattande sortiment av strömeffektiva halvledare och Schottky-barriärdioder tillverkade av SiC för att klara höghastighetsapplikationer, och dessa dioder finns i olika förpackningar för att uppfylla specifika krav på strömavledning och effektförlust.

ROHM:s kombination av enhet/kontroll- och modulteknologier gör det möjligt att erbjuda optimala kraftlösningar för olika applikationer. Rohm har nyligen samarbetat med Valeo för att utveckla sitt två-i-ett TRCDRIVE pack(tm), som är särskilt utformat för växelriktare i elfordon; genom detta partnerskap räknar Rohm med att öka försäljningen av krafthalvledare för växelriktare i elfordon.

Säkerhet

Kiselkarbidchip kan arbeta vid högre temperaturer, spänningar och frekvenser än sina kiselmotsvarigheter, vilket minimerar effektförlusterna och gör dem till ett utmärkt val för växelriktare, omvandlare och ombordladdare i elfordon. Den minskade energiförbrukningen bidrar till att förlänga körsträckan per batteriladdning samtidigt som batterihanteringssystemen förbättras generellt.

ROHM gick nyligen ut med ett pressmeddelande där man förklarar att deras nya Gen 4-produkter har skapats för att uppfylla kraven på höghastighetskoppling i kraftelektronik som växelriktare och dubbelriktade laddare för elfordon. Deras överlägsna genombrottsspänning klarar mer än dubbelt så mycket ström samtidigt som de ger 50% lägre switchförlust och 40% lägre on-resistans per ytenhet utan att kompromissa med kortslutningståligheten.

Dessa högeffektiva MOSFETs har en låg tröskelspänning som gör att de kan arbeta vid högre temperaturer utan att behöva kylsystem för att avleda överskottsvärme, vilket bidrar till att ytterligare minska energiförlusterna samtidigt som effektiviteten förbättras, och de är även lämpliga för mindre enheter än konventionella kiselchip.

Det behövs inte en enda wafer för att uppnå högpresterande applikationer; dessutom innehåller tillverkningsprocessen 100% grön teknik - bland annat fabriksautomation och system för förnybar energi - för lägre miljöpåverkan än traditionella halvledare.