電動(dòng)汽車(chē)用SiC和傳統硅功率元器件都在經(jīng)歷技術(shù)變革

近年來(lái)，在全球“創(chuàng )建無(wú)碳社會(huì )”和“碳中和”等減少環(huán)境負荷的努力中，電動(dòng)汽車(chē)（xEV）得以日益普及。為了進(jìn)一步提高系統的效率，對各種車(chē)載設備的逆變器和轉換器電路中使用的功率半導體也提出了多樣化需求，超低損耗的SiC 功率元器件（SiC MOSFET、SiC SBD等）和傳統的硅功率元器件（IGBT、SJ-MOSFET 等）都在經(jīng)歷技術(shù)變革。

在OBC（車(chē)載充電機）方面，羅姆以功率器件、模擬IC 以及標準品這三大產(chǎn)品群進(jìn)行提案。

羅姆半導體（上海）有限公司 技術(shù)中心 副總經(jīng)理 周勁

1   SiC MOSFET

羅姆于2010 年便開(kāi)始了SiC MOSFET 的量產(chǎn)。羅姆很早就開(kāi)始加強符合汽車(chē)電子產(chǎn)品可靠性標準AEC-Q101 的產(chǎn)品陣容，并在OBC 等領(lǐng)域擁有很高的市場(chǎng)份額。2020 年推出了導通電阻和短路耐受時(shí)間之間取得更好權衡的第4 代SiC MOSFET，除現有市場(chǎng)之外，還將加速在以主機逆變器為主的市場(chǎng)中的應用。羅姆的第4 代SiC MOSFET 通過(guò)進(jìn)一步改進(jìn)羅姆獨有的雙溝槽結構，改善了二者之間的矛盾權衡關(guān)系，與以往產(chǎn)品相比，在不犧牲短路耐受時(shí)間的前提下成功地將單位面積的導通電阻降低了約40％。而且，通過(guò)大幅減少寄生電容（開(kāi)關(guān)過(guò)程中的課題），與以往產(chǎn)品相比，成功地將開(kāi)關(guān)損耗降低了約50％。因此，采用低導通電阻和高速開(kāi)關(guān)性能兼具的第4 代SiC MOSFET，將非常有助于顯著(zhù)縮小車(chē)載逆變器和各種開(kāi)關(guān)電源等眾多應用的體積，并進(jìn)一步降低其功耗。

2   傳統硅功率元器件

羅姆致力于為廣泛的應用提供有效的電源解決方案，不僅專(zhuān)注于行業(yè)先進(jìn)的SiC 功率元器件，還積極推動(dòng)Si 功率元器件和驅動(dòng)IC 的技術(shù)及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。羅姆正在加強充分發(fā)揮各種功率器件性能的柵極驅動(dòng)器IC 以及在周邊電路使用的電源IC、晶體管、二極管、檢測電流的分流電阻器等通用產(chǎn)品的陣容。

代表性產(chǎn)品如下。

●   羅姆特有的磁隔離柵極驅動(dòng)器，在提供高達3 750 V 的絕緣耐壓的基礎上，實(shí)現延遲時(shí)間的大幅度縮短，同時(shí)具有基本與溫度無(wú)關(guān)的特性，為功率器件提供高速、高穩定性的驅動(dòng)方案，簡(jiǎn)化電路設計。

●   羅姆新開(kāi)發(fā)出大功率、低阻值的分流電阻器“GMR320”。此外，通過(guò)擴展大功率、超低阻值分流電阻器“PSR 系列”的額定功率保證值，使產(chǎn)品陣容涵蓋了最高達15 W 的大功率范圍。不僅如此，這兩個(gè)系列均符合無(wú)源元器件的汽車(chē)電子產(chǎn)品可靠性標準AEC-Q200，并且均支持在最高170℃的工作溫度下使用，因此即使在引擎周?chē)葴囟葪l件格外嚴苛的車(chē)載應用中，也具有非常高的可靠性。

3   運算放大器及仿真工具

羅姆充分利用自有的垂直統合型生產(chǎn)體制和模擬設計技術(shù)優(yōu)勢，從2017 年開(kāi)始開(kāi)發(fā)EMARMOURTM 系列運算放大器。該系列產(chǎn)品具有非常出色的抗干擾性能，有助于減輕降噪設計負擔，在車(chē)載和工業(yè)設備市場(chǎng)獲得了高度好評。

此外，羅姆官網(wǎng)上的線(xiàn)上仿真工具“ROHM Solution Simulator”（見(jiàn)下圖）可同時(shí)驗證以SiC 為主的功率半導體和驅動(dòng)IC，可以幫助客戶(hù)進(jìn)一步縮短應用開(kāi)發(fā)周期并預防評估中的出現的問(wèn)題。

（本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2021年8月期）