由ROHM自製SiC-MOSFET和SiC-SBD組成的“全SiC”功率模組：開關損耗更低，頻率更高，應用裝置體積更小

ROHM在全球率先實現了搭載ROHM生產的SiC-MOSFET和SiC-SBD的“全SiC”功率模組量產。與傳統的Si-IGBT功率模組相比，“全SiC”功率模組可高速開關並可大幅降低損耗。最新的模組中採用第3代SiC-MOSFET，損耗更低。

全SiC功率模組的結構

現在正在量產的全SiC功率模組有幾種類型，有可僅以1個模組組成半橋電路的2in1型，也有可僅以1個模組組成升壓電路的斬波型。有以SiC-MOSFET和SiC-SBD（蕭特基二極體）組成的類型，也有僅以SiC-MOSFET組成的類型。

與Si-IGBT功率模組相比，開關損耗大大降低

處理大電流的功率模組中，Si的IGBT與FRD（快速恢復二極體）相結合的IGBT功率模組應用廣泛。IGBT模組存在IGBT的尾電流和FRD的恢復電流導致開關損耗大的課題，而SiC-MOSFET和SiC-SBD組成的“全SiC”模組則可顯著降低開關損耗。

右圖為SiC-MOSFET＋SiC-SBD組成的全SiC模組BSM300D12P2E001（1200V/300A）與IGBT＋FRD的模組在同一環境下實測的開關損耗結果比較。

Eon是開關導通時的損耗（含反向恢復損耗），Eoff是開關關斷時的損耗，Err是體二極體的反向恢復損耗。

SiC-MOSFET沒有類似IGBT關斷時的尾電流，因此Eoff大幅減少。反向恢復電流也幾乎沒有，因此Err也大幅減少。Eon也降低30％左右，因此共可降低77%的開關損耗。

開關速度比IGBT更高

全SiC模組與IGBT模組相比，可實現更高速度的開關。下圖為以5kHz和30kHz驅動PWM變流器時的損耗類比結果。從類比結果可以看出，由於SiC模組可高速開關，因此在30kHz的條件下可減少60%的開關損耗。或者可以說，無需增加損耗即可將頻率提高6倍。

更低開關損耗和更高速開關的優點

開關損耗降低可提高效率，並減少發熱量。這可使冷卻器進一步簡化。例如，可實現散熱器的小型化、以自然空冷代替水冷和強制空冷。這些都有利於系統整體的小型化和降低成本。

高速開關使工作頻率可以更高，有利於電感和電容等週邊元件的小型化。這與正常的開關電源電路相同。另外，SiC-SBD不產生短脈衝反向恢復現象，因此PWM控制無需擔心短脈衝時的異常突波電壓。

不僅有助於提高變流器和電源的效率，還可實現小型化，這是全SiC功率模組的巨大優勢。

產品介紹

• 全SiC功率模組
• SiC-MOSFET
• SiC-SBD
• FRD