電動汽車用SiC和傳統(tǒng)硅功率元器件都在經(jīng)歷技術(shù)變革

周勁

近年來，在全球“創(chuàng)建無碳社會”和“碳中和”等減少環(huán)境負(fù)荷的努力中，電動汽車（xEV）得以日益普及。為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的效率，對各種車載設(shè)備的逆變器和轉(zhuǎn)換器電路中使用的功率半導(dǎo)體也提出了多樣化需求，超低損耗的SiC功率元器件（SiC MOSFET、SiC SBD等）和傳統(tǒng)的硅功率元器件（IGBT、SJ-MOSFET等）都在經(jīng)歷技術(shù)變革。

在OBC（車載充電機(jī)）方面，羅姆以功率器件、模擬IC以及標(biāo)準(zhǔn)品這三大產(chǎn)品群進(jìn)行提案。

1 SiC MOSFET

羅姆于2010年便開始了SiC MOSFET的量產(chǎn)。羅姆很早就開始加強符合汽車電子產(chǎn)品可靠性標(biāo)準(zhǔn)AEC-Q101的產(chǎn)品陣容，并在OBC等領(lǐng)域擁有很高的市場份額。2020年推出了導(dǎo)通電阻和短路耐受時間之間取得更好權(quán)衡的第4代SiC MOSFET，除現(xiàn)有市場之外，還將加速在以主機(jī)逆變器為主的市場中的應(yīng)用。羅姆的第4代SiC MOSFET通過進(jìn)一步改進(jìn)羅姆獨有的雙溝槽結(jié)構(gòu)，改善了二者之間的矛盾權(quán)衡關(guān)系，與以往產(chǎn)品相比，在不犧牲短路耐受時間的前提下成功地將單位面積的導(dǎo)通電阻降低了約40%。而且，通過大幅減少寄生電容（開關(guān)過程中的課題），與以往產(chǎn)品相比，成功地將開關(guān)損耗降低了約50%。因此，采用低導(dǎo)通電阻和高速開關(guān)性能兼具的第4代SiC MOSFET，將非常有助于顯著縮小車載逆變器和各種開關(guān)電源等眾多應(yīng)用的體積，并進(jìn)一步降低其功耗。

2 傳統(tǒng)硅功率元器件

羅姆致力于為廣泛的應(yīng)用提供有效的電源解決方案，不僅專注于行業(yè)先進(jìn)的SiC功率元器件，還積極推動Si功率元器件和驅(qū)動IC的技術(shù)及產(chǎn)品開發(fā)。羅姆正在加強充分發(fā)揮各種功率器件性能的柵極驅(qū)動器IC以及在周邊電路使用的電源IC、晶體管、二極管、檢測電流的分流電阻器等通用產(chǎn)品的陣容。

代表性產(chǎn)品如下。

● 羅姆特有的磁隔離柵極驅(qū)動器，在提供高達(dá)3 750 V的絕緣耐壓的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)延遲時間的大幅度縮短，同時具有基本與溫度無關(guān)的特性，為功率器件提供高速、高穩(wěn)定性的驅(qū)動方案，簡化電路設(shè)計。

● 羅姆新開發(fā)出大功率、低阻值的分流電阻器“GMR320”。此外，通過擴(kuò)展大功率、超低阻值分流電阻器“PSR系列”的額定功率保證值，使產(chǎn)品陣容涵蓋了最高達(dá)15 W的大功率范圍。不僅如此，這兩個系列均符合無源元器件的汽車電子產(chǎn)品可靠性標(biāo)準(zhǔn)AEC-Q200，并且均支持在最高170℃的工作溫度下使用，因此即使在引擎周圍等溫度條件格外嚴(yán)苛的車載應(yīng)用中，也具有非常高的可靠性。

3 運算放大器及仿真工具

羅姆充分利用自有的垂直統(tǒng)合型生產(chǎn)體制和模擬設(shè)計技術(shù)優(yōu)勢，從2017年開始開發(fā)EMARMOURTM系列運算放大器。該系列產(chǎn)品具有非常出色的抗干擾性能，有助于減輕降噪設(shè)計負(fù)擔(dān)，在車載和工業(yè)設(shè)備市場獲得了高度好評。

此外，羅姆官網(wǎng)上的線上仿真工具“ROHM Solution Simulator”（見下圖）可同時驗證以SiC為主的功率半導(dǎo)體和驅(qū)動IC，可以幫助客戶進(jìn)一步縮短應(yīng)用開發(fā)周期并預(yù)防評估中的出現(xiàn)的問題。