適用于光逆變器及光儲一體機的國產(chǎn)高可靠性碳化硅(SiC)MOSFET-傾佳電子專業(yè)分銷

 

BASiC基半第二代SiC碳化硅MOSFET體二極管的通流能力表現(xiàn)優(yōu)異，在MPPT接反時能夠承受的持續(xù)電流更大。

BASiC基半B2M040120Z體二極管相對于主流競品管壓降在常溫和高溫時的管壓降要更低，在光伏電池板全部反接后，能夠承受的續(xù)流電流更大。

 

BASiC基半第二代SiC碳化硅MOSFET兩大主要特色：

 

1.出類拔萃的可靠性：相對競品較為充足的設(shè)計余量來確保大規(guī)模制造時的器件可靠性。

BASiC基半第二代SiC碳化硅MOSFET 1200V系列擊穿電壓BV值實測在1700V左右，高于市面主流競品，擊穿電壓BV設(shè)計余量可以抵御碳化硅襯底外延材料及晶圓流片制程的擺動，能夠確保大批量制造時的器件可靠性，這是BASiC基半第二代SiC碳化硅MOSFET最關(guān)鍵的品質(zhì). 

 

2.可圈可點的器件性能：同規(guī)格較小的Crss帶來出色的開關(guān)性能。

BASiC基半第二代SiC碳化硅MOSFET反向傳輸電容Crss 在市面主流競品中是比較小的，帶來關(guān)斷損耗Eoff也是市面主流產(chǎn)品中非常出色的，優(yōu)于部分海外競品，特別適用于LLC應(yīng)用.

 

Ciss：輸入電容（Ciss＝Cgd＋Cgs） ⇒柵極-漏極和柵極-源極電容之和：它影響延遲時間；Ciss越大，延遲時間越長。BASiC基半第二代SiC碳化硅MOSFET 優(yōu)于主流競品。

Crss：反向傳輸電容（Crss＝Cgd） ⇒柵極-漏極電容：Crss越小，漏極電流上升特性越好，這有利于MOSFET的損耗，在開關(guān)過程中對切換時間起決定作用，高速驅(qū)動需要低Crss。

Coss：輸出電容（Coss＝Cgd＋Cds）⇒柵極-漏極和漏極-源極電容之和：它影響關(guān)斷特性和輕載時的損耗。如果Coss較大，關(guān)斷dv／dt減小，這有利于噪聲。但輕載時的損耗增加。

 

BASiC基半第二代碳化硅MOSFET系列新品基于6英寸晶圓平臺進行開發(fā)，比上一代產(chǎn)品在品質(zhì)系數(shù)因

子（FOM=Qg*Rdson）、開關(guān)損耗以及可靠性等方面表現(xiàn)更為出色。同時，B2M SiC MOSFET系列產(chǎn)

品的封裝更為豐富，以更好滿足客戶需求。

同時，BASiC今年將會推出更大導(dǎo)通電流、更低導(dǎo)通電阻以及更高耐壓的1200V 18mΩ 和2000V 

24mΩ SiC MOSFET系列產(chǎn)品，并開發(fā)了2000V 40A SiC SBD進行配合使用。

 

基半B2M第二代碳化硅MOSFET器件主要特色：

• 比導(dǎo)通電阻降低40%左右

• Qg降低了60%左右

• 開關(guān)損耗降低了約30%

• 降低Coss參數(shù)，更適合軟開關(guān)

• 降低Crss，及提高Ciss/Crss比值,降低器件在串?dāng)_行為下誤導(dǎo)通風(fēng)險

• 最大工作結(jié)溫175℃• HTRB、 HTGB+、 HTGB-可靠性按結(jié)溫Tj=175℃通過測試

• 優(yōu)化柵氧工藝，提高可靠性

• 高可靠性鈍化工藝

• 優(yōu)化終端環(huán)設(shè)計，降低高溫漏電流

• AEC-Q101

 

組串式逆變器是基于模塊化概念基礎(chǔ)上的，每個光伏組串通過一個逆變器，多塊電池板組成一個組串，接入小功率單相逆變器在直流端具有最大功率峰值跟蹤，在交流端并聯(lián)并網(wǎng)，已成為現(xiàn)在全球市場上最流行的逆變器。拓撲結(jié)構(gòu)采用DC－DC－BOOST升壓（MPPT）和DC－AC全橋逆變兩級電力電子器件變換，防護等級一般為IP65。體積較小，可室外壁掛式安裝。

組串光伏逆變器有多路MPPT，每路MPPT器件選型為B2M035120YP*1（電流能力更大，支持更高功率的光伏電池板接入），或者B2M040120Z*1+碳化硅肖特基二極管B2D30120HC1,B3D30120HC,B2D30120H1,B3D30120H.

（1）MPPT選擇基半SiC碳化硅功率器件方案的邏輯：

   組串式逆變器早期舊方案中的開關(guān)管需要用兩顆40A/1200V IGBT并聯(lián)或者75A/1200V IGBT，升壓二極管是1200V 60A Si FRD，開關(guān)管的開關(guān)頻率只有16kHz~18kHz

   而新方案選用基半第二代SiC碳化硅MOSFET開關(guān)頻率為40kHz，且單路MPPT不用并聯(lián)開關(guān)器件，同時大幅度減小了磁性元件的體積和成本，并且SiC MOSFET的殼溫低于100℃，提升了系統(tǒng)可靠性。

   系統(tǒng)廠商評估過采用基半第二代SiC碳化硅MOSFET，系統(tǒng)成本可以計算的過來。

（2）選用基半第二代SiC碳化硅MOSFET的原因

    組串式逆變器單路MPPT的有效值為32A，并考慮開關(guān)損耗因素，使用B2M035120YP*1（電流能力更大，支持更高功率的光伏電池板接入），或者B2M040120Z*1可以完成任務(wù)。工商業(yè)主要采用210組件，功率密度還在提升。B2M035120YP*1（電流能力更大，支持更高功率的光伏電池板接入），或者B2M040120Z*1的門極電阻：Rgon=Rgoff=10Ω，驅(qū)動電壓：-4V/18V.

 （3）光儲一體機儲能用雙向Buck-Boost DC/DC變換器，選用B2M035120YP（電流能力更大）或者B2M040120Z替代IGBT器件，提升Buck-Boost DC/DC變換開關(guān)頻率到40-60KHz，大幅度減小了磁性元件的體積和成本.

 

LLC，移相全橋等應(yīng)用實現(xiàn)ZVS主要和Coss、關(guān)斷速度和體二極管壓降等參數(shù)有關(guān)。Coss決定所需諧振電感儲能的大小，值越大越難實現(xiàn)ZVS；更快的關(guān)斷速度可以減少對儲能電感能量的消耗，影響體二極管的續(xù)流維持時間或者開關(guān)兩端電壓能達到的最低值；因為續(xù)流期間的主要損耗為體二極管的導(dǎo)通損耗.在這些參數(shù)方面，B2M第二代碳化硅MOSFET跟競品比，B2M第二代碳化硅MOSFET的Coss更小，需要的死區(qū)時間初始電流小；B2M第二代碳化硅MOSFET抗側(cè)向電流觸發(fā)寄生BJT的能力會強一些。B2M第二代碳化硅MOSFET體二極管的Vf和trr 比競品有較多優(yōu)勢，能減少LLC里面Q2的硬關(guān)斷的風(fēng)險。綜合來看，比起競品，LLC，移相全橋應(yīng)用中B2M第二代碳化硅MOSFET表現(xiàn)會更好.

 

專業(yè)分銷基半國產(chǎn)車規(guī)級碳化硅(SiC)MOSFET，國產(chǎn)車規(guī)級AEC-Q101碳化硅(SiC)MOSFET，國產(chǎn)車規(guī)級PPAP碳化硅(SiC)MOSFET，全碳化硅MOSFET模塊，Easy封裝全碳化硅MOSFET模塊，62mm封裝全碳化硅MOSFET模塊，F(xiàn)ull SiC Module，SiC MOSFET模塊適用于超級充電樁，V2G充電樁，高壓柔性直流輸電智能電網(wǎng)(HVDC)，空調(diào)熱泵驅(qū)動，機車輔助電源，儲能變流器PCS,光伏逆變器,超高頻逆變焊機，超高頻伺服驅(qū)動器，高速電機變頻器等，光伏逆變器專用直流升壓模塊BOOST Module，儲能PCS變流器ANPC三電平碳化硅MOSFET模塊，光儲碳化硅MOSFET。專業(yè)分銷基半SiC碳化硅MOSFET模塊及分立器件，全力支持中國電力電子工業(yè)發(fā)展！

 

碳化硅MOSFET具有優(yōu)秀的高頻、高壓、高溫性能，是目前電力電子領(lǐng)域最受關(guān)注的寬禁帶功率半導(dǎo)體器件。在電力電子系統(tǒng)中應(yīng)用碳化硅MOSFET器件替代傳統(tǒng)硅IGBT器件，可提高功率回路開關(guān)頻率，提升系統(tǒng)效率及功率密度，降低系統(tǒng)綜合成本。

 

基半第二代碳化硅MOSFET系列新品基于6英寸晶圓平臺進行開發(fā)，比上一代產(chǎn)品在比導(dǎo)通電阻、開關(guān)損耗以及可靠性等方面表現(xiàn)更為出色。在原有TO-247-3、TO-247-4封裝的產(chǎn)品基礎(chǔ)上，基半還推出了帶有輔助源極的TO-247-4-PLUS、TO-263-7及SOT-227封裝的碳化硅MOSFET器件，以更好地滿足客戶需求。

 

基半第二代碳化硅MOSFET亮點

更低比導(dǎo)通電阻：第二代碳化硅MOSFET通過綜合優(yōu)化芯片設(shè)計方案，比導(dǎo)通電阻降低約40%，產(chǎn)品性能顯著提升。

 

更低器件開關(guān)損耗：第二代碳化硅MOSFET器件Qg降低了約60%，開關(guān)損耗降低了約30%。反向傳輸電容Crss降低，提高器件的抗干擾能力，降低器件在串?dāng)_行為下誤導(dǎo)通的風(fēng)險。

 

更高可靠性：第二代碳化硅MOSFET通過更高標準的HTGB、HTRB和H3TRB可靠性考核，產(chǎn)品可靠性表現(xiàn)出色。

 

更高工作結(jié)溫：第二代碳化硅MOSFET工作結(jié)溫達到175°C，提高器件高溫工作能力。

 

碳化硅 (SiC) MOSFET出色的材料特性使得能夠設(shè)計快速開關(guān)單極興器件，替代升級雙極性 IGBT  （絕緣柵雙極晶體管）開關(guān)。碳化硅 (SiC) MOSFET替代IGBT可以得到更高的效率、更高的開關(guān)頻率、更少的散熱和節(jié)省空間——這些好處反過來也降低了總體系統(tǒng)成本。SiC-MOSFET的Vd-Id特性的導(dǎo)通電阻特性呈線性變化，在低電流時SiC-MOSFET比IGBT具有優(yōu)勢。

與IGBT相比，SiC-MOSFET的開關(guān)損耗可以大幅降低。采用硅 IGBT 的電力電子裝置有時不得不使用三電平拓撲來優(yōu)化效率。當(dāng)改用碳化硅 (SiC) MOSFET時，可以使用簡單的兩級拓撲。因此所需的功率元件數(shù)量實際上減少了一半。這不僅可以降低成本，還可以減少可能發(fā)生故障的組件數(shù)量。SiC MOSFET 不斷改進，并越來越多地加速替代以 Si IGBT 為主的應(yīng)用。 SiC MOSFET 幾乎可用于目前使用 Si IGBT 的任何需要更高效率和更高工作頻率的應(yīng)用。這些應(yīng)用范圍廣泛，從太陽能和風(fēng)能逆變器和電機驅(qū)動到感應(yīng)加熱系統(tǒng)和高壓 DC/DC 轉(zhuǎn)換器。

 

隨著自動化制造、電動汽車、先進建筑系統(tǒng)和智能電器等行業(yè)的發(fā)展，對增強這些機電設(shè)備的控制、效率和功能的需求也在增長。碳化硅 MOSFET (SiC MOSFET) 的突破重新定義了歷史上使用硅 IGBT (Si IGBT) 進行功率逆變的電動機的功能。這項創(chuàng)新擴展了幾乎每個行業(yè)的電機驅(qū)動應(yīng)用的能力。Si IGBT 因其高電流處理能力、快速開關(guān)速度和低成本而歷來用于直流至交流電機驅(qū)動應(yīng)用。最重要的是，Si IGBT 具有高額定電壓、低電壓降、低電導(dǎo)損耗和熱阻抗，使其成為制造系統(tǒng)等高功率電機驅(qū)動應(yīng)用的明顯選擇。然而，Si IGBT 的一個顯著缺點是它們非常容易受到熱失控的影響。當(dāng)器件溫度不受控制地升高時，就會發(fā)生熱失控，導(dǎo)致器件發(fā)生故障并最終失效。在高電流、電壓和工作條件常見的電機驅(qū)動應(yīng)用中，例如電動汽車或制造業(yè)，熱失控可能是一個重大的設(shè)計風(fēng)險。

 

電力電子轉(zhuǎn)換器提高開關(guān)頻率一直是研發(fā)索所追求的方向，因為相關(guān)組件（特別是磁性元件）可以更小，從而產(chǎn)生小型化優(yōu)勢并節(jié)省成本。然而，所有器件的開關(guān)損耗都與頻率成正比。IGBT 由于“拖尾電流”以及較高的門極電容的充電/放電造成的功率損耗，IGBT 很少在 20KHz 以上運行。SiC MOSFET在更快的開關(guān)速度和更低的功率損耗方面提供了巨大的優(yōu)勢。IGBT 經(jīng)過多年的高度改進，使得實現(xiàn)性能顯著改進變得越來越具有挑戰(zhàn)性。例如，很難降低總體功率損耗，因為在傳統(tǒng)的 IGBT 設(shè)計中，降低傳導(dǎo)損耗通常會導(dǎo)致開關(guān)損耗增加。

 

作為應(yīng)對這一設(shè)計挑戰(zhàn)的解決方案，SiC MOSFET 具有更強的抗熱失控能力。碳化硅 的導(dǎo)熱性更好，可以實現(xiàn)更好的設(shè)備級散熱和穩(wěn)定的工作溫度。SiC MOSFET 更適合較溫暖的環(huán)境條件空間，例如汽車和工業(yè)應(yīng)用。此外，鑒于其導(dǎo)熱性，SiC MOSFET 可以消除對額外冷卻系統(tǒng)的需求，從而有可能減小總體系統(tǒng)尺寸并降低系統(tǒng)成本。

 

由于 SiC MOSFET 的工作開關(guān)頻率比 Si IGBT 高得多，因此它們非常適合需要精確電機控制的應(yīng)用。高開關(guān)頻率在自動化制造中至關(guān)重要，高精度伺服電機用于工具臂控制、精密焊接和精確物體放置。此外，與 Si IGBT 電機驅(qū)動器系統(tǒng)相比，SiC MOSFET 的一個顯著優(yōu)勢是它們能夠嵌入電機組件中，電機控制器和逆變器嵌入與電機相同的外殼內(nèi)。使用SiC MOSFET 作為變頻器或者伺服驅(qū)動功率開關(guān)器件的另一個優(yōu)點是，由于 MOSFET 的線性損耗與負載電流的關(guān)系，它可以在所有功率級別保持效率曲線“平坦”。SiC MOSFET變頻伺服驅(qū)動器的柵極電阻的選擇是為了首先避免使用外部輸出濾波器，以保護電機免受高 dv/dt 的影響（只有電機電纜長度才會衰減 dv/dt）。 SiC MOSFET變頻伺服驅(qū)動器相較于IGBT變頻伺服驅(qū)動器在高開關(guān)頻率下的巨大效率優(yōu)越性.

 

盡管 SiC MOSFET 本身成本較高，但某些應(yīng)用可能會看到整個電機驅(qū)動器系統(tǒng)的價格下降（通過減少布線、無源元件、熱管理等），并且與 Si IGBT 系統(tǒng)相比總體上可能更便宜。這種成本節(jié)省可能需要在兩個應(yīng)用系統(tǒng)之間進行復(fù)雜的設(shè)計和成本研究分析，但可能會提高效率并節(jié)省成本?；?SiC 的逆變器使電壓高達 800 V 的電氣系統(tǒng)能夠顯著延長電動汽車續(xù)航里程并將充電時間縮短一半。

 

碳化硅 (SiC) MOSFET功率半導(dǎo)體技術(shù)代表了電力電子領(lǐng)域的根本性變革。SiC MOSFET 的價格比 Si MOSFET 或 Si IGBT 貴。然而，在評估碳化硅 (SiC) MOSFET提供的整體電力電子系統(tǒng)價值時，需要考慮整個電力電子系統(tǒng)和節(jié)能潛力。需要仔細考慮以下電力電子系統(tǒng)節(jié)?。?第一降低無源元件成本，無源功率元件的成本在總體BOM成本中占主導(dǎo)地位。提高開關(guān)頻率提供了一種減小這些器件的尺寸和成本的方法。 第二降低散熱要求，使用碳化硅 (SiC) MOSFET可顯著降低散熱器溫度高達 50%，從而縮小散熱器尺寸和/或消除風(fēng)扇，從而降低設(shè)備生命周期內(nèi)的能源成本。 通常的誘惑是在計算價值主張時僅考慮系統(tǒng)的組件和制造成本。在考慮碳化硅 (SiC) MOSFET的在電力電子系統(tǒng)里的價值時，考慮節(jié)能非常重要。在電力電子設(shè)備的整個生命周期內(nèi)節(jié)省能源成本是碳化硅 (SiC) MOSFET價值主張的一個重要部分。