罗姆半导体正式量产碳化硅MOSFET模组

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  日本半导体制造商 ROHM 已正式将适用于工业装置、太阳能发电功率调节器(Power conditioner)等变流器/转换器(inverter/converter)的碳化硅(SiC) MOSFET 模组(额定规格1200V/ 180A)投入量产。

  该模组采用了将功率半导体元件内建于碳化硅MOSFET的结构,将额定电流提高至180A,如此一来,应用范围更广,还能有效协助各种装置达到低功耗及小型化。产品制造地点为ROHM总公司工厂(位于日本京都市),目前已经开始样品出货,并预定自12月开始正式量产及出货。

  ROHM于2012年3月正式投入「全碳化硅功率模组」(额定规格1200V/100A)的量产,此一产品完全使用碳化硅作为功率半导体的元件结构,虽然目前还在工业装置应用领域推广中,但市场上极度期盼此类产品既能够维持小体积同时又能产生大电流,因此本产品的研发备受期待。要产生大电流,通常会采取增加MOSFET的配置数量等方式,此外,还必须在装置上加装二极体等整流元件,因此要维持小型体积十分困难。

  为解决本体二极管(Body diode)的通电劣化问题,ROHM採用了第2代的碳化硅MOSFET,成功地研发出不需以二极管作为整流元件的碳化硅功率模组(碳化硅MOSFET模组),藉由增加碳化硅MOSFET的配置面积,让模组的体积维持不变,并同时达成大电流的目标。

  内建碳化硅MOSFET可改善结晶缺陷相关的制造与元件结构,因此能成功地克服本体二极管(Body diode)等元件在可靠性上的问题。相较于一般转换器所使用的硅质IGBT,可减少损耗达50%以上,除了降低损耗外,还能达到50kHz以上的高频,也能使用较小型的周边零件。

  该款MOSFET单体仍维持切换特性,同时创造出无尾电流、低功耗之切换品质,即使不使用肖特基二极管,仍能达到和传统产品同级的切换特性,而且不会产生在硅质IGBT上所常见的尾电流,因此可成功降低损耗达50%以上,有效为装置的节能化带来助益。此外,高达50kHz以上的切换频率,也是硅质IGBT所无法达成的,因此就连周边装置也能一举实现小型化与轻量化的目标。

  ROHM表示,一般来说,硅质IGBT元件无法被逆向导通,而碳化硅MOSFET因为是本体二极管,因此随时可逆向导通。此外,加入闸极讯号后,即可让MOSFET进行逆向导通,相较于只使用二极体的方式,更能够达到低电阻目标。利用此种逆向导通特性所衍生出来的高效率同步整流技术,让产品即使在1000V以上的电压时,也能创造出高于二极管整流方式之**效率。

  本体二极管具有通电时会使缺陷扩大的特性,因此ROHM由製程及元件结构两方面着手,成功地解决发生缺陷的塬因。一般产品只要超过20小时,导通(ON)电阻就会大幅增加,不过,本产品即使通电时间超过1000小时,导通(ON)电阻也不会增加。