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東芝推出全新1200V SiC MOSFET

東芝半導(dǎo)體 ? 來(lái)源:東芝半導(dǎo)體 ? 2024-11-21 18:10 ? 次閱讀
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東芝電子元件及存儲(chǔ)裝置株式會(huì)社(“東芝”)宣布,最新開(kāi)發(fā)出一款用于車載牽引逆變器[1]的裸片[2]1200 V碳化硅(SiC)MOSFET“X5M007E120”,其創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)低導(dǎo)通電阻和高可靠性。X5M007E120現(xiàn)已開(kāi)始提供測(cè)試樣品,供客戶評(píng)估。

當(dāng)?shù)湫蚐iC MOSFET的體二極管在反向傳導(dǎo)操作[3]期間雙極通電時(shí),其可靠性會(huì)因?qū)?a target="_blank">電阻增加而降低。東芝SiC MOSFET通過(guò)在MOSFET中嵌入SBD(肖特基勢(shì)壘二極管)以弱化體二極管工作的器件結(jié)構(gòu)來(lái)緩解上述問(wèn)題,但如若將SBD布置在芯片上,會(huì)減少為通道提供的板面積,板面積不僅可決定MOSFET導(dǎo)通工作的電阻,而且還可增加芯片的導(dǎo)通電阻。

X5M007E120中嵌入的SBD采用格紋形態(tài)排列,沒(méi)有采用常用的條形形態(tài),這種排列可高效抑制器件體二極管的雙極通電,而且即便占用相同的SBD掛載面積,也能將單極工作的上限提升到大約兩倍的當(dāng)前面積。此外,也可針對(duì)條形陣列提高通道密度,而且單位面積的導(dǎo)通電阻很低,大約降低了20 %至30 %[5]。這一提高的性能、低導(dǎo)通電阻以及針對(duì)反向?qū)üぷ鞅3值目煽啃?,可?jié)省用于電機(jī)控制的逆變器的電能,例如牽引逆變器。

降低SiC MOSFET的導(dǎo)通電阻,會(huì)導(dǎo)致短路[6]時(shí)流過(guò)MOSFET的電流過(guò)大,進(jìn)而降低短路耐久性。此外,增強(qiáng)嵌入式SBD的傳導(dǎo),提高反向傳導(dǎo)工作的可靠性,也會(huì)增大短路時(shí)的漏電流,從而可再次降低短路耐久性。最新裸片具有深勢(shì)壘結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[7],可在短路狀態(tài)下抑制MOSFET的過(guò)大電流和SBD的漏電流,這可在提高其耐久性的同時(shí),保持針對(duì)反向傳導(dǎo)工作的極高可靠性。

用戶可根據(jù)其特定的設(shè)計(jì)需求定制裸片,實(shí)現(xiàn)面向其應(yīng)用的解決方案。

東芝預(yù)計(jì)將在2025年提供X5M007E120的工程樣品,并在2026年投入量產(chǎn),同時(shí),其將進(jìn)一步探索器件特征的改進(jìn)。

東芝將為客戶提供易用性和性能都更高的電源半導(dǎo)體產(chǎn)品,充分滿足電機(jī)控制逆變器和電動(dòng)汽車電力控制系統(tǒng)等能效都至關(guān)重要的領(lǐng)域的應(yīng)用需求,從而為實(shí)現(xiàn)脫碳社會(huì)做出貢獻(xiàn)。

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圖1 外觀(俯視圖)與內(nèi)部電路

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圖2 現(xiàn)有條形形態(tài)嵌入式SBD的MOSFET與格紋形態(tài)嵌入式SBD的MOSFET的原理圖

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圖3 條形形態(tài)嵌入式SBD的MOSFET與格紋形態(tài)嵌入式SBD的MOSFET的單極傳導(dǎo)及導(dǎo)通電阻臨界電流密度測(cè)量值(東芝調(diào)查)

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圖4 典型SiC MOSFET與東芝SiC MOSFET(將SBD嵌入MOSFET芯片的MOSFET)的比較

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圖5 格紋形態(tài)嵌入式SBD的現(xiàn)有MOSFET與深勢(shì)壘結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)MOSFET的原理圖

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圖6 條形形態(tài)嵌入式SBD和深勢(shì)壘結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)MOSFET的短路耐受時(shí)間和導(dǎo)通電阻的測(cè)量值(東芝調(diào)查)

應(yīng)用

車載設(shè)備

● 車載牽引逆變器

特性

●低導(dǎo)通電阻與高可靠性

● 車載裸片

●通過(guò)AEC-Q100認(rèn)證

●漏極—源極電壓額定值:VDSS=1200 V

● 漏極電流(DC)額定值:ID=(229)A[8]

● 低導(dǎo)通電阻:

RDS(ON)=7.2 mΩ(典型值)(VGS=+18 V、Ta=25 °C)

RDS(ON)=12.1 mΩ(典型值)(VGS=+18 V、Ta=175 °C)

主要規(guī)格

(除非另有說(shuō)明,Ta=25 °C)

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注:

[1] 可將電池供電的DC電源轉(zhuǎn)換為AC電源并可控制電動(dòng)汽車(EV)或混合動(dòng)力電動(dòng)車(HEV)電機(jī)的設(shè)備。

[2] 未封裝芯片產(chǎn)品。

[3] 電路中電流回流導(dǎo)致的電流從源極流向漏極的工作。

[4] 當(dāng)正向電壓施加到漏極和源極之間的pn二極管時(shí)的雙極性工作。

[5]相比使用條形形態(tài)的產(chǎn)品。

[6] 與在正常開(kāi)關(guān)工作期間的短時(shí)間傳導(dǎo)相比,在控制電路故障等異常模式下出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間傳導(dǎo)的現(xiàn)象,要求具有在一定短路工作持續(xù)時(shí)間內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)故障的強(qiáng)度。

[7] 為控制因高壓而產(chǎn)生的高電場(chǎng)提供的器件結(jié)構(gòu)元件,其會(huì)對(duì)器件性能產(chǎn)生重大影響。

[8] 暫定值

關(guān)于東芝電子元件及存儲(chǔ)裝置株式會(huì)社

東芝電子元件及存儲(chǔ)裝置株式會(huì)社是先進(jìn)的半導(dǎo)體和存儲(chǔ)解決方案的領(lǐng)先供應(yīng)商,公司累積了半個(gè)多世紀(jì)的經(jīng)驗(yàn)和創(chuàng)新,為客戶和合作伙伴提供分立半導(dǎo)體、系統(tǒng)LSI和HDD領(lǐng)域的杰出解決方案。

東芝電子元件及存儲(chǔ)裝置株式會(huì)社十分注重與客戶的密切協(xié)作,旨在促進(jìn)價(jià)值共創(chuàng),共同開(kāi)拓新市場(chǎng),期待為世界各地的人們建設(shè)更美好的未來(lái)并做出貢獻(xiàn)。

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原文標(biāo)題:東芝推出具有低導(dǎo)通電阻和高可靠性的適用于車載牽引逆變器的最新款1200 V SiC MOSFET

文章出處:【微信號(hào):toshiba_semicon,微信公眾號(hào):東芝半導(dǎo)體】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。

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