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rohm SiC(碳化硅)功率器件代理商

SiC(碳化硅)功率器件

与Si半导体相比,SiC功率元件可进一步实现小型化、低功耗及高效化。它在高温环境下具备优良的工作特性,且开关损耗更低,作为新一代低损耗元件,备受期待。

SiC功率器件的使用手册 、请点击这里 ApplicationNote

新产品、更新产品

BSM180D12P2C101

Half bridge module consisting of ROHM SiC-DMOSFETs.

PDF Datasheet

SiC(碳化硅)肖特基二极管 (39)

因为Total Capacitive Charge(Qc)小、可以降低开关损失,实现高速开关。而且,Si快速恢复二极管的trr会随着温度上升而增大,而SiC则可以维持大体一定的特性。

SiC(碳化硅)MOSFET (5)

开关时的差动放大电流原则上是没有的,所以可以高速运作,开关损失降低。 小尺寸芯片的导通电阻低,所以实现低容量・低门极消耗。 Si产品随温度的上升导通电阻上升2倍以上,SiC的导通电阻上升小,可以实现整机的小型化和节能化。

SiC(碳化硅)功率模块 (2)

内置的功率半导体元件全部由SiC构成,与Si(硅)材质的IGBT模块相比,可大幅降低开关损耗。 内置SiC-SBD、SiC-MOSFET,与传统的Si-IGBT相比,在100KHz以上的高频环境下工作成为可能。

华润微电子:中国规模最大的功率器件企业

品慧讯:据知名知识产业媒体IPRdaily与incoPat创新指数研究中心联合发布了科创板上市企业有效发明专利排行榜。其中,中芯国际以5272件的全球发明专利总量,位居第一。专利数量超过第二名的2倍,技术优势相当明显。值得一提的是,除了中芯国际外,榜单中还有一家排名靠前的中国芯片巨头。

这家巨头正是华润微电子,在发明专利上,华润微电子坐拥全球为1180件发明专利,位列榜单第四,而事实上,华润微电子也是一家被低估了的中国芯片巨头。公开资料显示,华润微电子拥有芯片设计、晶圆制造、封装测试等全产业链一体化经营能力,是为数不多能够解决芯片制造全流程的企业之一,而深圳市品慧电子有限公司是华润微重要的合作伙伴。

华润微电子成为中国规模最大的功率器件企业

华润微电子的产品主要焦距于功率半导体、智能传感器与智能控制领域。其中,功率半导体业务贡献了公司的大部分营收。

早在两年前,华润微电子就成为了中国规模最大的功率器件企业。不过,华润微电子在功率半导体行业虽然整体实力相比其他国内厂商,显得十分优秀,但与海外企业相比,差距还相当明显。

当目前全球功率半导体70%芯片产地都在欧美日,产自中国大陆的功率半导体份额总量不过10%,这其中还包括不少外企产能,单是华润微电子,根本无法引起客户注意。

当然,也不能因为华润微电子“人微言轻”就小瞧这家公司。事实上,在不少细分领域,华润微电子都展现出了不输世界顶尖功率半导体制造商的实力。

例如在MOSFET产品上,华润微电子直接与英飞凌和安森美两家公司进行竞争。根据IHSMarkit公布的统计数据显示,华润微电子MOSFET产品销售额可以在细分领域排进前三。而且,华润微电子一直在精进技术,扩大产能,寻求更好的发展机会。

当然,国内并不是只有华润微电子一家功率半导体制造商。在国家逐渐加大对半导体产业扶持力度的情况下,很多后起之秀都开始的在市场上崭露头角。中国电子旗下的华虹半导体总产能其实已经超过华润微电子,若是发展趋势持续下去,那么等到其他厂商的升级完技术之后,华润微电子在功率半导体市场的一哥地位大概率也会被替代。

长晶IGBT产品选型指南|江苏长晶FST2.0高性能 IGBT产品介绍

江苏长晶科技股份有限公司是一家专业从事半导体产品研发、生产和销售的企业。自2019年起,连续4年被中国半导体行业协会评为 “功率器件十强企业”。2021年开始自主研发有着“工业CPU”之称的IGBT,截至2023年Q3在家电/工业/新能源等行业实现8款产品市场应用与批量供应,深圳市品慧电子有限公司整理了以下产品介绍,方便工程师朋友选型。

长晶FST2.0高性能 IGBT特性简介

1. IGBT工艺平台

江苏长晶IGBT工艺平台

2. 产品定义

针对应用细化IGBT芯片的类型,精准的产品定义实现最佳的应用效果。

3. 应用表现

平衡性:优化关断损耗的同时减小关断应力,实现良好的温升/电磁兼容性

长晶FST2.0高性能 IGBT产品简介

1. 长晶IGBT产品系列分类

L系列应用于0-8khz载波频率,S系列应用于8-20khz载波频率,K系列应用于20-45khz载波频率。

长晶IGBT产品封装图

2. 长晶IGBT产品概览及选型指南

长晶IGBT产品系列型号大全

SiC碳化硅MOS替代传统MOSFET及IGBT的优点

碳化硅MOS优点:高频高效,高耐压,高可靠性。可以实现节能降耗,小体积,低重量,高功率密度。

相对应于传统MOSFET以及IGBT有以下优点:

01╱ 高工作频率 ╱

传统MOSFET工作频率在60KHZ左右,而碳化硅MOSFET在1MHZ

用途:高频工作,可以减小电源系统中电容以及电感或变压器的体积,降低电源成本,让电源实现小型化,美观化。从而实现电源的升级换代。

02╱ 低导通阻抗 ╱

碳化硅MOSFET单管最小内阻可以达到15毫欧,这对于传统的MOSFET看来是不可想象的。

用途:轻松达到能效要求,减少散热片使用,降低电源体积和重量,电源温度更低,可靠性更高。

03╱ 耐压高 ╱

碳化硅MOSFET目前量产的耐压可达3300V,一般MOSFET耐压900V,IGBT常见耐压1200V。

04╱ 耐高温 ╱

碳化硅MOSFET芯片结温可达300度,可靠性,稳定性大大高于传统MOSFET

综上所述:使用碳化硅MOSFET可以让电源实现高效率,小体积,在一些高温,高压环境,必用不可。

关于使用碳化硅MOSFET的问题:

01╱ 价格 ╱

目前价格稍高,在PD领域可以实现和氮化镓HEMT价格持平,但是随着客户用量的增加以及技术工艺的提高,价格已经越来越低。其中2020年一年内的价格降低40%,相信2021以后会有更优惠的价格给到大家。

02╱ 应用方面 ╱

芯片脚位和传统MOSFET完全一样,驱动电压略有不同,开启电压最好18-20V,关断电压:-3V,小功率不需要负压关断。

一、 碳化硅mos对比硅mos的11大优势

01、SiC器件的结构和特征

Si材料中,越是高耐压器件其单位面积的导通电阻就越大(通常以耐压值的大概2-2.5次方的比例增加),因此600V以上的电压中主要采用IGBT(绝缘栅极双极型晶体管)。IGBT通过电导率调制,向漂移层内注入作为少数载流子的空穴,因此导通电阻比MOSFET还要小,但是同时由于少数载流子的积聚,在关断时会产生尾电流,从而造成极大的开关损耗。

SiC器件漂移层的阻抗比Si器件低,不需要进行电导率调制就能够以高频器件结构的MOSFET实现高耐压和低阻抗。而且MOSFET原理上不产生尾电流,所以用SiC MOSFET替代IGBT时,能够明显地减少开关损耗,并且实现散热部件的小型化。另外,SiC MOSFET能够在IGBT不能工作的高频条件下驱动,从而也可以实现被动器件的小型化。与600V~1200V的Si MOSFET相比,SiC MOSFET的优势在于芯片面积小(可以实现小型封装),而且体二极管的恢复损耗非常小。

2、SiC Mosfet的导通电阻

SiC 的绝缘击穿场强是Si 的10倍,所以能够以低阻抗、薄厚度的漂移层实现高耐压。因此,在相同的耐压值的情况下,SiC 可以得到标准化导通电阻(单位面积导通电阻)更低的器件。例如900V时,SiC‐MOSFET 的芯片尺寸只需要Si‐MOSFET 的35分之1、SJ‐MOSFET 的10分之1,就可以实现相同的导通电阻。不仅能够以小封装实现低导通电阻,而且能够使门极电荷量Qg、结电容也变小。目前SiC 器件能够以很低的导通电阻轻松实现1700V以上的耐压。因此,没有必要再采用IGBT这种双极型器件结构(导通电阻变低,则开关速度变慢) ,就可以实现低导通电阻、高耐压、快速开关等各优点兼备的器件。

33Vd-Id特性

SiC‐MOSFET 与IGBT 不同,不存在开启电压,所以从小电流到大电流的宽电流范围内都能够实现低导通损耗。而Si MOSFET 在150℃时导通电阻上升为室温条件下的2 倍以上,与Si MOSFET 不同,SiC MOSFET的上升率比较低,因此易于热设计,且高温下的导通电阻也很低。

4、驱动门极电压和导通电阻

SiC‐MOSFET 的漂移层阻抗比Si MOSFET 低,但是另一方面,按照现在的技术水平,SiC MOSFET的MOS 沟道部分的迁移率比较低,所以沟道部的阻抗比Si 器件要高。因此,越高的门极电压,可以得到越低的导通电阻(Vgs=20V 以上则逐渐饱和)。如果使用一般IGBT 和Si MOSFET 使用的驱动电压Vgs=10~15V 的话,不能发挥出SiC 本来的低导通电阻的性能,所以为了得到充分的低导通电阻,推荐使用Vgs=18V左右进行驱动。Vgs=13V 以下的话,有可能发生热失控,请注意不要使用

5、Vg-Id特性

SiC MOSFET 的阈值电压在数mA 的情况下定义的话,与Si‐MOSFET 相当,室温下大约3V(常闭)。但是,如果流通几个安培电流的话,需要的门极电压在室温下约为8V 以上,所以可以认为针对误触发的耐性与IGBT 相当。温度越高,阈值电压越低。

6、Turn-On特性

SiC‐MOSFET 的Turn‐on 速度与Si IGBT 和Si MOSFET 相当,大约几十ns。但是在感性负载开关的情况下,由通往上臂二极管的回流产生的恢复电流也流过下臂,由于各二极管性能的偏差,从而产生很大的损耗。Si FRD 和Si MOSFET 中的体二极管的通常恢复电流非常大,会产生很大的损耗,而且在高温下该损耗有进一步增大的趋势。与此相反,SiC二极管不受温度影响,可以快速恢复,SiC MOSFET 的体二极管虽然Vf 较高但是与碳化硅二极管相同,具有相当的快速恢复性能。通过这些快速恢复性能,可以减少Turn‐on 损耗(Eon)好几成。开关速度极大程度上决定于外部的门极电阻Rg。为了实现快速动作,推荐使用几Ω左右的低阻值门极电阻。另外还需要考虑到浪涌电压,选择合适的门极电阻。

7、Turn-Off特性

SiC MOSFET 的最大特点是原理上不会产生如IGBT中经常见到的尾电流。SiC 即使在1200V 以上的耐压值时也可以采用快速的MOSFET 结构,所以,与IGBT 相比,Turn‐off 损耗(Eoff)可以减少约90%,有利于电路的节能和散热设备的简化、小型化。而且,IGBT 的尾电流会随着温度的升高而增大,而SiC‐MOSFET 几乎不受温度的影响。另外,由于较大的开关损耗引起的发热会致使结点温度(Tj)超过额定值,所以IGBT 通常不能在20KHz 以上的高频区域内使用,但SiC MOSFET 由于Eoff 很小,所以可以进行50KHz 以上的高频开关动作。通过高频化,可以使滤波器等被动器件小型化。

8、内部门极电阻

芯片内部门极电阻与门极电极材料的薄层阻抗和芯片尺寸相关。如果是相同的设计,芯片内部门极电阻与芯片尺寸呈反比例,芯片尺寸越小,门极电阻越大。SiC MOSFET 的芯片尺寸比Si 器件小,虽然结电容更小,但是同时门极电阻也就更大。

9、门极驱动电路

SiC MOSFET 是一种易于驱动、驱动功率较少的常闭型、电压驱动型的开关器件。基本的驱动方法和IGBT 以及Si MOSFET一样。推荐的驱动门极电压,ON 侧时为+18V 左右,OFF 侧时为0V。在要求高抗干扰性和快速开关的情况下,也可以施加‐3~‐5V 左右的负电压。当驱动大电流器件和功率模块时,推荐采用缓冲电路。

10、二极管的 Vf 和逆向导通

与Si MOSFET 一样,SiC MOSFET体内也存在因PN结而形成的体二极管(寄生二极管)。但是由于SiC的带隙是Si的3倍,所以SiC MOSFET的PN二极管的开启电压大概是3V左右,比较大,而且正向压降(Vf)也比较高。以往,当Si MOSFET外置回流用的快速二极管时,由于体二极管和外置二极管的Vf大小相等,为了防止朝向恢复慢的体二极管侧回流,必须在MOSFET上串联低电压阻断二极管,这样的话,既增加了器件数量,也使导通损耗进一步恶化。然而,SiC MOSFET的体二极管的Vf 比回流用的快速二极管的Vf还要高出很多,所以当逆向并联外置二极管时,不需要串联低压阻断二极管。

体二极管的Vf比较高,这一问题可以通过如同整流一样向门极输入导通信号使其逆向导通来降低。逆变驱动时,回流侧的臂上多数是在死区时间结束之后输入门极导通信号(请确认使用中的CPU的动作),体二极管的通电只在死区时间期间发生,之后基本上是经由沟道逆向流过。因此,即使在只由MOSFET(无逆向并联的SBD)构成的桥式电路中,体二极管的Vf较高也没有问题。

11、二极管的恢复特性

SiC MOSFET的体二极管虽然是PN 二极管,但是少数载流子寿命较短,所以基本上没有出现少数载流子的积聚效果,与SBD 一样具有超快速恢复性能(几十ns)。因此Si MOSFET的体二极管与IGBT外置的FRD相比,其恢复损耗可以减少到IGBT外置的FRD的几分之一到几十分之一。体二极管的恢复时间与SBD相同,是恒定的,不受正向输入电流If的影响(dI/dt 恒定的情况下)。在逆变器应用中,即使只由MOSFET 构成桥式电路,也能够实现非常小的恢复损耗,同时还预期可以减少因恢复电流而产生的噪音,达到降噪。

从以上这些方面就能看出SiC MOSFET相对于Si IGBT和MOSFET的优势所在。

二、碳化硅mos的技术难点

综合各种报道,难题不在芯片的原理设计,特别是芯片结构设计解决好并不难。难在实现芯片结构的制作工艺。当然对于用户最直接的原因是,SiC MOSFET 的价格相对较高。