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(dǎo)體制造商ROHM利用多年來在消費(fèi)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(shè)備領(lǐng)域的產(chǎn)品陣容擴(kuò)充。在支撐“節(jié)能、創(chuàng)能、蓄能”技術(shù)的半導(dǎo)體功率元器件領(lǐng)域，ROHM實(shí)現(xiàn)了具有硅半導(dǎo)體無法得到的突破性特性的碳化硅半導(dǎo)體(SiC半導(dǎo)體)的量產(chǎn)。另外，在傳統(tǒng)的硅半導(dǎo)體功率元器件領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了從分立式半導(dǎo)體到IC全覆蓋的融合了ROHM綜合實(shí)力的復(fù)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(dǎo)體碳化硅(Silicon carbide)為材料制作的功率半導(dǎo)體，因其所具備的優(yōu)異性能與先進(jìn)性，多年來一直作為“理想的元器件”而備受矚目。SiC功率元器件現(xiàn)已逐漸成為現(xiàn)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(kuò)大的SiC功率元器件

　　SiC功率元器件的應(yīng)用案例(含部分開發(fā)中的案例)：

　　●“家庭里的SiC” PC電源、太陽能發(fā)電功率調(diào)節(jié)器(家庭用)、空調(diào)等

　　●“工業(yè)中的SiC” 數(shù)據(jù)中心、UPS、工廠搬運(yùn)機(jī)器人、高頻感應(yīng)加熱設(shè)備(IH)與高頻電源、太陽能發(fā)電功率調(diào)節(jié)器(太陽能發(fā)電站等非家庭用)等

　　●“城鎮(zhèn)里的SiC” 電動(dòng)汽車(車載充電器)、快速充電站、發(fā)電機(jī)、醫(yī)療診斷設(shè)備等

　　從SiC功率元器件的研究開發(fā)到量產(chǎn)，ROHM一直遙遙領(lǐng)先于業(yè)界。下面簡單介紹一下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(xiàn)SiC肖特基二極管的量產(chǎn)以來已經(jīng)過去10年多了，ROHM在2010年成為日本國內(nèi)第一家實(shí)現(xiàn)SiC肖特基二極管量產(chǎn)的制造商?，F(xiàn)在，ROHM正在擴(kuò)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(fù)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(jí))

　　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(fù)二極管(FRD)相比，可大幅降低反向恢復(fù)損耗，因此，在從家電到工業(yè)設(shè)備等眾多領(lǐng)域的高頻電路中應(yīng)用日益廣泛(圖3)。ROHM還擁有滿足汽車級(jí)電子元器件標(biāo)準(zhǔn)AEC-Q101的產(chǎn)品，已在日本國內(nèi)及海外眾多電動(dòng)汽車、插入式混合動(dòng)力車的車載充電電路中得到廣泛應(yīng)用。

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

　?、赟iC MOSFET

　　一直以來，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(dǎo)通電阻、本體二極管的正向電壓上升)問題，而其帶來的可靠性問題一直是阻礙量產(chǎn)化的課題。

　　ROHM通過改善晶體缺陷相關(guān)的工藝和元件結(jié)構(gòu)，于2010年12月領(lǐng)先世界實(shí)現(xiàn)了SiC MOSFET的量產(chǎn)。

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

　　與作為耐高壓的開關(guān)元件被廣泛應(yīng)用的硅材質(zhì)IGBT相比，SiC MOSFET開關(guān)損耗具有絕對優(yōu)勢，僅為1/5左右，因此，在驅(qū)動(dòng)頻率越來越高所要求的設(shè)備小型化(過濾器的小型化、冷卻機(jī)構(gòu)的小型化)和電力轉(zhuǎn)換效率的提升等方面效果顯著。(圖4)

　　圖4. Si-IGBT和SiC MOSFET的開關(guān)損耗比較

　?、跾iC功率模塊

　　ROHM迅速開發(fā)出內(nèi)置的功率元件全部由SiC功率元件構(gòu)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(nèi)部的生產(chǎn)線實(shí)施量產(chǎn)。另外，額定1200V 300A的功率模塊預(yù)計(jì)在2014年內(nèi)將投入量產(chǎn)，今后計(jì)劃繼續(xù)擴(kuò)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能發(fā)電功率調(diào)節(jié)器和高頻電源等主要以工業(yè)用途為中心的應(yīng)用中在全球范圍被采用。

　　圖5. SiC功率模塊的外觀