电动汽车用SiC和传统硅功率元器件都在经历技术变革

近年来，在全球“创建无碳社会”和“碳中和”等减少环境负荷的努力中，电动汽车（xEV）得以日益普及。为了进一步提高系统的效率，对各种车载设备的逆变器和转换器电路中使用的功率半导体也提出了多样化需求，超低损耗的SiC 功率元器件（SiC MOSFET、SiC SBD等）和传统的硅功率元器件（IGBT、SJ-MOSFET 等）都在经历技术变革。

在OBC（车载充电机）方面，罗姆以功率器件、模拟IC 以及标准品这三大产品群进行提案。

罗姆半导体（上海）有限公司 技术中心 副总经理 周劲

1   SiC MOSFET

罗姆于2010 年便开始了SiC MOSFET 的量产。罗姆很早就开始加强符合汽车电子产品可靠性标准AEC-Q101 的产品阵容，并在OBC 等领域拥有很高的市场份额。2020 年推出了导通电阻和短路耐受时间之间取得更好权衡的第4 代SiC MOSFET，除现有市场之外，还将加速在以主机逆变器为主的市场中的应用。罗姆的第4 代SiC MOSFET 通过进一步改进罗姆独有的双沟槽结构，改善了二者之间的矛盾权衡关系，与以往产品相比，在不牺牲短路耐受时间的前提下成功地将单位面积的导通电阻降低了约40％。而且，通过大幅减少寄生电容（开关过程中的课题），与以往产品相比，成功地将开关损耗降低了约50％。因此，采用低导通电阻和高速开关性能兼具的第4 代SiC MOSFET，将非常有助于显著缩小车载逆变器和各种开关电源等众多应用的体积，并进一步降低其功耗。

2   传统硅功率元器件

罗姆致力于为广泛的应用提供有效的电源解决方案，不仅专注于行业先进的SiC 功率元器件，还积极推动Si 功率元器件和驱动IC 的技术及产品开发。罗姆正在加强充分发挥各种功率器件性能的栅极驱动器IC 以及在周边电路使用的电源IC、晶体管、二极管、检测电流的分流电阻器等通用产品的阵容。

代表性产品如下。

●   罗姆特有的磁隔离栅极驱动器，在提供高达3 750 V 的绝缘耐压的基础上，实现延迟时间的大幅度缩短，同时具有基本与温度无关的特性，为功率器件提供高速、高稳定性的驱动方案，简化电路设计。

●   罗姆新开发出大功率、低阻值的分流电阻器“GMR320”。此外，通过扩展大功率、超低阻值分流电阻器“PSR 系列”的额定功率保证值，使产品阵容涵盖了最高达15 W 的大功率范围。不仅如此，这两个系列均符合无源元器件的汽车电子产品可靠性标准AEC-Q200，并且均支持在最高170℃的工作温度下使用，因此即使在引擎周围等温度条件格外严苛的车载应用中，也具有非常高的可靠性。

3   运算放大器及仿真工具

罗姆充分利用自有的垂直统合型生产体制和模拟设计技术优势，从2017 年开始开发EMARMOURTM 系列运算放大器。该系列产品具有非常出色的抗干扰性能，有助于减轻降噪设计负担，在车载和工业设备市场获得了高度好评。

此外，罗姆官网上的线上仿真工具“ROHM Solution Simulator”（见下图）可同时验证以SiC 为主的功率半导体和驱动IC，可以帮助客户进一步缩短应用开发周期并预防评估中的出现的问题。

（本文来源于《电子产品世界》杂志2021年8月期）