日益壯大的ROHM最新功率元器件產(chǎn)品陣容

　　前言

　　全球知名半導體制造商ROHM利用多年來(lái)在消費電子領(lǐng)域積累的技術(shù)優(yōu)勢，正在積極推進(jìn)面向工業(yè)設備領(lǐng)域的產(chǎn)品陣容擴充。在支撐“節能、創(chuàng )能、蓄能”技術(shù)的半導體功率元器件領(lǐng)域，ROHM實(shí)現了具有硅半導體無(wú)法得到的突破性特性的碳化硅半導體(SiC半導體)的量產(chǎn)。另外，在傳統的硅半導體功率元器件領(lǐng)域，實(shí)現了從分立式半導體到IC全覆蓋的融合了ROHM綜合實(shí)力的復合型產(chǎn)品群。下面介紹這些產(chǎn)品中的一部分。

　　已逐步滲透到生活中的SiC功率元器件

　　SiC功率元器件是以碳和硅組成的化合物半導體碳化硅(Silicon carbide)為材料制作的功率半導體，因其所具備的優(yōu)異性能與先進(jìn)性，多年來(lái)一直作為“理想的元器件”而備受矚目。SiC功率元器件現已逐漸成為現代日常生活中所普遍使用的“身邊的”元器件。(圖1)

　　圖1. 在生活中使用范圍日益擴大的SiC功率元器件

　　SiC功率元器件的應用案例(含部分開(kāi)發(fā)中的案例)：

　　●“家庭里的SiC” PC電源、太陽(yáng)能發(fā)電功率調節器(家庭用)、空調等

　　●“工業(yè)中的SiC” 數據中心、UPS、工廠(chǎng)搬運機器人、高頻感應加熱設備(IH)與高頻電源、太陽(yáng)能發(fā)電功率調節器(太陽(yáng)能發(fā)電站等非家庭用)等

　　●“城鎮里的SiC” 電動(dòng)汽車(chē)(車(chē)載充電器)、快速充電站、發(fā)電機、醫療診斷設備等

　　從SiC功率元器件的研究開(kāi)發(fā)到量產(chǎn)，ROHM一直遙遙領(lǐng)先于業(yè)界。下面簡(jiǎn)單介紹一下SiC功率元器件的產(chǎn)品陣容及其特點(diǎn)。

　?、賁iC肖特基二極管

　　自2001年世界首次實(shí)現SiC肖特基二極管的量產(chǎn)以來(lái)已經(jīng)過(guò)去10年多了，ROHM在2010年成為日本國內第一家實(shí)現SiC肖特基二極管量產(chǎn)的制造商?，F在，ROHM正在擴充第2代產(chǎn)品的陣容，與第1代舊產(chǎn)品相比，第2代產(chǎn)品不僅保持了非常短的反向恢復時(shí)間，同時(shí)正向電壓還降低了0.15V。(圖2)

　　圖2. SiC肖特基二極管的順向電壓比較(650V 10A級)

　　產(chǎn)品陣容包括650V和1200V兩種耐壓、TO-220絕緣/非絕緣、TO-247和D2PAK等多種封裝的產(chǎn)品。另外，與硅材質(zhì)的快速恢復二極管(FRD)相比，可大幅降低反向恢復損耗，因此，在從家電到工業(yè)設備等眾多領(lǐng)域的高頻電路中應用日益廣泛(圖3)。ROHM還擁有滿(mǎn)足汽車(chē)級電子元器件標準AEC-Q101的產(chǎn)品，已在日本國內及海外眾多電動(dòng)汽車(chē)、插入式混合動(dòng)力車(chē)的車(chē)載充電電路中得到廣泛應用。

　　圖3.SiC肖特基二極管和硅材質(zhì)FRD的特性比較(650V 10A級)

　?、赟iC MOSFET

　　一直以來(lái)，與肖特基二極管相比，SiC MOSFET具有本體二極管通電引發(fā)特性劣化(MOSFET的導通電阻、本體二極管的正向電壓上升)問(wèn)題，而其帶來(lái)的可靠性問(wèn)題一直是阻礙量產(chǎn)化的課題。

　　ROHM通過(guò)改善晶體缺陷相關(guān)的工藝和元件結構，于2010年12月領(lǐng)先世界實(shí)現了SiC MOSFET的量產(chǎn)。

　　現在，ROHM正在加速650V及1200V耐壓的第2代產(chǎn)品的研發(fā)。

　　與作為耐高壓的開(kāi)關(guān)元件被廣泛應用的硅材質(zhì)IGBT相比，SiC MOSFET開(kāi)關(guān)損耗具有絕對優(yōu)勢，僅為1/5左右，因此，在驅動(dòng)頻率越來(lái)越高所要求的設備小型化(過(guò)濾器的小型化、冷卻機構的小型化)和電力轉換效率的提升等方面效果顯著(zhù)。(圖4)

　　圖4. Si-IGBT和SiC MOSFET的開(kāi)關(guān)損耗比較

　?、跾iC功率模塊

　　ROHM迅速開(kāi)發(fā)出內置的功率元件全部由SiC功率元件構成的“全SiC”功率模塊，并于2012年投入量產(chǎn)。迄今，已有額定1200V 120～180A的兩種功率模塊在ROHM公司內部的生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)施量產(chǎn)。另外，額定1200V 300A的功率模塊預計在2014年內將投入量產(chǎn)，今后計劃繼續擴大額定電流和額定電壓的范圍(圖5)。這些SiC功率模塊也已與離散型SiC MOSFET一并在非家庭用的太陽(yáng)能發(fā)電功率調節器和高頻電源等主要以工業(yè)用途為中心的應用中在全球范圍被采用。

　　圖5. SiC功率模塊的外觀(guān)