Toshiba開始提供具有低導通電阻和高可靠性、用於汽車牽引逆變器的裸片1200V SiC MOSFET的試樣
日本川崎--(美國商業資訊)-- Toshiba Electronic Devices & Storage Corporation (“Toshiba”)開發了「X5M007E120」，這是一款用於汽車牽引逆變器[2]的裸片[1]1200V碳化矽(SiC) MOSFET，其採用的創新結構可以同時提供低導通電阻和高可靠性。供客戶評估的測試樣品現已出貨。
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反向導通操作期間[4]，當本體二極體雙極通電[3]時，普通SiC MOSFET的可靠性會因導通電阻增加而降低。Toshiba SiC MOSFET透過一種元件結構來緩解這個問題，該元件結構將蕭特基勢壘二極體(SBD)內建MOSFET以使本體二極體失活，但將SBD置於晶片上會減少決定MOSFET導通電阻的通道的可用面積，並增加晶片的導通電阻。
X5M007E120中內建的SBD以方格圖案排列，而不是通常使用的條紋圖案，這種排列可有效抑制元件本體二極體的雙極通電，同時將單極操作的上限提高到電流面積的大約兩倍，即使佔用相同的SBD安裝面積也是如此[5]。相較條紋陣列，通道密度也有所提高，且單位面積的導通電阻較低，可降低約20%至30%[5]。效能的改進和低導通電阻，加上同時能夠保持對反向導通操作的可靠性，將節省用於馬達控制的逆變器（如汽車牽引逆變器）的能耗。
降低SiC MOSFET中的導通電阻會導致短路期間流過MOSFET的電流過大[6]，從而降低短路耐久性。強化內建式SBD的導通以提高反向導通操作的可靠性也會增加短路期間的電流洩漏，從而再次降低短路耐久性。新的裸片具有較深的屏障結構[7]，可在短路狀態下抑制MOSFET中的過電流和SBD中的漏電流，從而提高其耐用性，同時保持對反向導通操作的出色可靠性。
使用者可以對裸片進行客製化以滿足其特定的設計需求，並實現針對其應用的解決方案。
Toshiba可望於2025年提供X5M007E120的工程樣品，並於2026年開始量產。同時，它將探索如何進一步改進元件特性。
Toshiba將為客戶提供更易用、更高效能的功率半導體，應用於能源效率至關重要的領域，例如用於馬達控制的逆變器和電動汽車的功率控制系統，從而為實現脫碳社會貢獻力量。
注：
[1] 未封裝的晶片產品。
[2] 將電池供電的直流電轉換為交流電並控制電動汽車(EV)或混合動力汽車(HEV)中馬達的裝置。
[3] 當正向電壓施加到漏極和源極之間的pn二極體時的雙極操作。
[4] 由於電路中的電流回流，電流從源極流向MOSFET漏極的操作。
[5] 相較使用條紋圖案的Toshiba產品。
[6] 相較正常開關操作期間的短時導通，在控制電路故障等異常模式下發生長期導通的現象。需要堅固耐用，且在短路操作一定時間內不會失效。
[7] 元件結構的一個元件，用於控制由於高電壓引起的高電場。它會顯著影響元件的效能。
應用
- 汽車牽引逆變器
特性
- 低導通電阻和高可靠性
- 用於汽車的裸片
- 符合AEC-Q100標準
- 漏源電壓額定值：VDSS=1200V
- 漏極電流(DC)額定值：ID=(229)A[8]
-
低導通電阻：
RDS(ON)=7.2mΩ（典型值）(VGS=+18V, Ta=25°C)
RDS(ON)=12.1mΩ（典型值）(VGS=+18V, Ta=175°C)
注
[8] 暫定值
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主要規格 |
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（Ta=25°C，除非另有說明） |
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零件編號 |
X5M007E120 |
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封裝 |
Toshiba封裝名稱 |
2-7Q1A |
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尺寸(mm) |
典型值 |
6.0×7.0 |
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絕對 最大 額定值 |
漏源電壓VDSS (V) |
1200 |
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閘極-源極電壓VGSS (V) |
+25/-10 |
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漏極電流(DC) ID (A) |
(229)[8] |
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漏極電流（脈衝）ID Pulse (A) |
(458)[8] |
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通道溫度Tch (°C) |
175 |
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電氣 特性 |
閘極閾值電壓 Vth (V) |
VDS =10V, ID =16.8mA |
典型值 |
4.0 |
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漏源 導通電阻 RDS(on) (mΩ) |
ID =50A, VGS =+18V |
典型值 |
7.2 |
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ID =50A, VGS =+18V, Ta =175°C |
典型值 |
12.1 |
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正向電壓 VSD (V) |
ISD =50A, VGS =-5V |
典型值 |
-1.21 |
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正向電壓 VSD (V) |
ISD =50A, VGS =-5V, Ta =175°C |
典型值 |
-1.40 |
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內部閘極電阻 rg (Ω) |
漏極開路， f=1MHz |
典型值 |
3.0 |
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Toshiba：X5M007E120是一款用於汽車牽引逆變器的裸片1200V碳化矽(SiC) MOSFET，其採用的創新結構可以同時提供低導通電阻和高可靠性。（圖片：美國商業資訊）