Transphorm氮化鎵器件率先達到對電機驅動(dòng)應用至關(guān)重要的抗短路穩健性里程碑

新世代電力系統的未來(lái)，氮化鎵（GaN）功率半導體產(chǎn)品的全球領(lǐng)先供應商Transphorm, Inc.近日宣布，利用該公司的一項專(zhuān)利技術(shù)，在氮化鎵功率晶體管上實(shí)現了長(cháng)達5微秒的短路耐受時(shí)間（SCWT）。這是同類(lèi)產(chǎn)品有記錄以來(lái)首次達到的成就，也是整個(gè)行業(yè)的一個(gè)重要里程碑，證明 Transphorm 的氮化鎵器件能夠滿(mǎn)足伺服電機、工業(yè)電機和汽車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)系統等傳統上由硅 IGBT 或碳化硅（SiC）MOSFET 提供支持的堅固型功率逆變器所需的抗短路能力 --- 氮化鎵在這類(lèi)應用領(lǐng)域未來(lái)五年的潛在市場(chǎng)規模(TAM)超過(guò) 30 億美元。

該項目的開(kāi)發(fā)得到了安川電機公司的支持，安川電機是Transphorm的長(cháng)期戰略合作伙伴，同時(shí)也是中低電壓驅動(dòng)器、伺服系統、機器控制器和工業(yè)機器人領(lǐng)域的全球領(lǐng)導者之一。與現有解決方案相比，氮化鎵可以實(shí)現更高的效率和更小的尺寸，也讓氮化鎵成為伺服系統應用中極具吸引力的功率轉換技術(shù)，為此，氮化鎵必須通過(guò)該領(lǐng)域要求的嚴格的穩健性測試，其中最具挑戰性的是需要承受住短路沖擊，當發(fā)生短路故障時(shí)，器件必須在大電流和高電壓并存的極端條件下正常運行。系統檢測到故障并停止操作有時(shí)可長(cháng)達幾微秒時(shí)間，在此期間，器件必須能承受故障帶來(lái)的沖擊。

安川電機公司技術(shù)部基礎研發(fā)管理部經(jīng)理 Motoshige Maeda 說(shuō)：“如果功率半導體器件不能承受短路，那么系統本身很可能發(fā)生故障。業(yè)界曾經(jīng)有一種根深蒂固的看法，認為在類(lèi)似上述重型電源應用中，氮化鎵功率晶體管無(wú)法滿(mǎn)足短路耐受要求。安川電機與Transphorm 合作多年，我們認為這種看法是毫無(wú)根據的。今天也證明我們的觀(guān)點(diǎn)是正確的。我們對Transphorm團隊所取得的成果感到興奮，并期待能展示我們的產(chǎn)品設計是如何受益于這一全新的氮化鎵器件特性?！?/p>

這項短路技術(shù)已在Transphorm新設計的一款15mΩ 650V 氮化鎵器件上進(jìn)行了驗證。值得注意的是，在 50 kHz 的硬開(kāi)關(guān)條件下，器件的峰值效率達到 99.2%，最大功率為12kW , 不僅展示了器件的優(yōu)良性能和高可靠性，也符合高溫高電壓應力規格要求。

Transphorm 聯(lián)合創(chuàng )始人兼首席技術(shù)官 Umesh Mishra 表示：“標準的氮化鎵器件只能承受持續時(shí)間為幾百分之一納秒的短路，這對于故障檢測和安全關(guān)斷操作來(lái)說(shuō)太短了。然而，憑借我們的cascode架構和關(guān)鍵專(zhuān)利技術(shù)，在不增設外部組件的情況下，Transphorm實(shí)現了將短路耐受時(shí)間延長(cháng)至5微秒，從而保持器件的低成本和高性能特點(diǎn)。Transphorm了解高功率、高性能逆變器系統的需求，Transphorm超強的創(chuàng )新能力有著(zhù)悠久的歷史沿革，我們可以自豪地說(shuō)，這些經(jīng)驗幫助我們將氮化鎵技術(shù)提升到新的水平，這再次證明了Transphorm在高壓氮化鎵穩健性和可靠性的全球領(lǐng)先地位，在氮化鎵于電機驅動(dòng)和其他高功率系統應用上改變現有局勢并扮演關(guān)鍵的角色?！?/p>

對SCWT成果的完整介紹、演示分析以及更多的相關(guān)內容，將在明年的大型電力電子會(huì )議上發(fā)表。