主旨

萧特基二极管碳化硅(SiC)MOSFET模块 BigPic:600x402

半导体制造商ROHM株式会社(总公司：日本京都市)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模块(额定规格1200V/ 180A)投入量产。

本模块※首创业界先例，采用了将功率半导体组件内建于碳化硅MOSFET之结构，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。

本产品之生产地点为ROHM株式会社总公司工厂(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。

背景

ROHM已于2012年3月领先业界，正式投入「全碳化硅功率模块」(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组件结构，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管等整流组件，因此要维持小型体积十分困难。

新产品说明

为解决本体二极管(Body diode)的通电劣化问题，ROHM采用了第2代的碳化硅MOSFET，成功地研发出不需以二极管作为整流组件的碳化硅功率模块(碳化硅MOSFET模块)，藉由增加碳化硅MOSFET的配置面积，让模块的体积维持不变，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程与组件结构，因此能成功地克服本体二极管(Body diode)等组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。

特点

1. MOSFET单体仍维持切换特性，同时创造出无尾电流、低功耗之切换质量

即使不使用萧特基二极管，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帮助。此外，高达50kHz以上的切换频率，也是硅质IGBT所无法达成的，因此就连外围装置也能一举实现小型化与轻量化的目标。

2. 可逆向导通，因此能够创造出高效率的同步整流电路

一般来说，硅质IGBT组件无法被逆向导通，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，相较于只使用二极管的方式，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绝佳效率。

3. 解决本体二极管的通电劣化问题

即使通电时间超过1000小时，特性亦不劣化

本体二极管具有通电时会使缺陷扩大的特性，因此ROHM由制程及组件结构两方面着手，成功地解决发生缺陷的原因。

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。

专有名词解释

- 本体二极管(Body diode)

在MOSFET的结构上，于其内部所形成的二极管，当变流器动作时，电流会通过此二极管，因此需要较低的VF (顺向电压)或高速回复特性。

- 尾电流(Tail current)

亦即IGBT在关机时经常会发生的瞬时电流(Transient current)，因电洞的蓄积时间而发生。在此期间将产生汲极电压，因此会造成极大的切换损耗。

- IGBT (「Insulated Gate Bipolar Transistor」一词之缩写，中文翻译为: 绝缘闸双极晶体管)

除了电子外，还可藉由电流通过电洞的方式而达成低导通(ON)电阻的一种功率晶体管，由于电洞的蓄积时间，因此无法高速驱动，并且会出现切换损耗较大的问题。

- 顺向电压(VF：Forward Voltage)

亦即当顺向电压通过时，二极管所产生的电压值，数值愈小，表示功耗愈少。

- 导通(ON)电阻

亦即功率组件动作时的电阻值，此为影响功率MOSFET性能最重要的一项参数。数值愈低，代表性能愈佳。