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采用沟槽结构的SiC-MOSFET,导通电阻大大降低

ROHM?? 2015年07月15日 ?? 收藏0
2015年06月24日,半导体制造商ROHM近日于世界首家※开发出采用沟槽结构的SiC-MOSFET,并已建立起了完备的量产体制。与已经在量产中的平面型SiC-MOSFET相比,同一芯片尺寸的导通电阻可降低50%,这将大幅降低太阳能发电用功率调节器和工业设备用电源、工业用逆变器等所有相关设备的功率损耗。

另外,此次开发的SiC-MOSFET计划将推出功率模块及分立封装产品,目前已建立起了完备的功率模块产品的量产体制。前期工序的生产基地为ROHM Apollo Co., Ltd.(日本福冈县),后期工序的生产基地为ROHM总部工厂(日本京都市)。今后计划还将逐步扩充产品阵容。

<背景>

近年来,在全球范围寻求解决供电问题的大背景下,涉及到如何有效地输送并利用所发电力的“功率转换”备受关注。SiC功率器件作为可显著减少这种功率转换时的损耗的关键器件而备受瞩目。ROHM一直在进行领先行业的相关产品研发,于2010年成功实现SiC MOSFET的量产,并在持续推进可进一步降低功率损耗的元器件开发。

图1 系统的总体框图

京都大学 工学研究科 电子工学专业木本恒畅教授表示:

“Si(硅)材料已经接近其理论性能极限。对此,ROHM公司率先发力采用可实现高耐压、低损耗(高效率)的SiC(碳化硅:Silicon carbide)材料的SiC功率器件,一直在推进领先全球的开发与量产。

此次,采用可最大限度发挥SiC特性的沟槽结构的SiC-MOSFET在全球率先实现量产,其成功意义非常巨大,是划时代的里程碑。该SiC-MOSFET是兼备极其优异的低损耗特性与高速开关特性的最高性能的功率晶体管,功率转换时的效率更高,可“毫无浪费”地用电,其量产将为太阳能发电用功率调节器和工业设备用电源等所有设备进一步实现节能化、小型化、轻量化做出贡献。”

<特点>

1.采用沟槽结构,实现低导通电阻功率器件

到目前为止,沟槽结构因在SiC-MOSFET中采用可有效降低导通电阻而备受关注,但为了确保元器件的长期可靠性,需要设计能够缓和Gate Trench部分产生的电场的结构。

此次,ROHM通过采用独创的结构,成功地解决了该课题,并世界首家实现了采用沟槽结构的SiC-MOSFET的量产。与已经在量产中的平面型SiC-MOSFET相比,导通电阻可降低约50%,同时还提高了开关性能(输入电容降低约35%)。

2.“全SiC”功率模块拓展

ROHM又开发出采用此次开发的沟槽结构SiC-MOSFET的“全SiC”功率模块。

该产品内部电路为2in1结构,采用SiC-MOSFET及SiC-SBD,额定电压1200V,额定电流180A。

与同等水平额定电流的Si-IGBT模块产品相比,其显著优势当然不必言说,即使与使用平面型SiC-MOSFET的“全SiC”模块相比,其开关损耗也降低了约42%。

图1 系统的总体框图

<产品阵容>

●“全SiC”功率模块

图1 系统的总体框图

●分立产品

ROHM将依次展开额定电压650V、1200V各3款产品的开发。额定电流将继续开发118A(650V)、95A(1200V)的产品。

<术语解说>

MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor的简称)

金属-氧化物-半导体场效应晶体管,是FET中最被普遍使用的结构。

作为开关元件使用。

●沟槽式结构

沟槽(Trench)意为凹槽。是在芯片表面形成凹槽,在其侧壁形成MOSFET栅极的结构。不存在平面型MOSFET在结构上存在的JFET电阻,比平面结构更容易实现微细化,因此有望实现接近SiC材料原本性能的导通电阻。

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SiC-MOSFET? 导通电阻? ROHM? 沟槽结构?

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