Transphorm氮化鎵器件率先達到對電機驅(qū)動應用至關重要的抗短路穩(wěn)健性里程碑

新世代電力系統(tǒng)的未來，氮化鎵（GaN）功率半導體產(chǎn)品的全球領先供應商Transphorm, Inc.近日宣布，利用該公司的一項專利技術，在氮化鎵功率晶體管上實現(xiàn)了長達5微秒的短路耐受時間（SCWT）。這是同類產(chǎn)品有記錄以來首次達到的成就，也是整個行業(yè)的一個重要里程碑，證明 Transphorm 的氮化鎵器件能夠滿足伺服電機、工業(yè)電機和汽車動力傳動系統(tǒng)等傳統(tǒng)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 --- 氮化鎵在這類應用領域未來五年的潛在市場規(guī)模(TAM)超過 30 億美元。

該項目的開發(fā)得到了安川電機公司的支持，安川電機是Transphorm的長期戰(zhàn)略合作伙伴，同時也是中低電壓驅(qū)動器、伺服系統(tǒng)、機器控制器和工業(yè)機器人領域的全球領導者之一。與現(xiàn)有解決方案相比，氮化鎵可以實現(xiàn)更高的效率和更小的尺寸，也讓氮化鎵成為伺服系統(tǒng)應用中極具吸引力的功率轉(zhuǎn)換技術，為此，氮化鎵必須通過該領域要求的嚴格的穩(wěn)健性測試，其中最具挑戰(zhàn)性的是需要承受住短路沖擊，當發(fā)生短路故障時，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(tǒng)檢測到故障并停止操作有時可長達幾微秒時間，在此期間，器件必須能承受故障帶來的沖擊。

安川電機公司技術部基礎研發(fā)管理部經(jīng)理 Motoshige Maeda 說：“如果功率半導體器件不能承受短路，那么系統(tǒng)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，認為在類似上述重型電源應用中，氮化鎵功率晶體管無法滿足短路耐受要求。安川電機與Transphorm 合作多年，我們認為這種看法是毫無根據(jù)的。今天也證明我們的觀點是正確的。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>

這項短路技術已在Transphorm新設計的一款15mΩ 650V 氮化鎵器件上進行了驗證。值得注意的是，在 50 kHz 的硬開關條件下，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(guī)格要求。

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

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