Bis zu 85% weniger Verluste durch Siliziumkarbid (SiC)

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Erster SiC-Power-MOSFET mit integrierter SiC-SBD

Obwohl die Leistungsmodule für 100 A spezifiziert sind, sind sie laut ROHM aufgrund ihrer hohen Schaltgeschwindigkeit, ihrer geringen Verluste und ihrer Wärmeentwicklungseigenschaften eine geeignete Alternative zu Si-IGBT-Module mit 200 bis 400 A Nennstrom. Denn durch den Ersatz konventioneller IGBT-Bausteine der 400-A-Klasse durch diese SiC-Module könne das Schaltungsvolumen um 50% reduziert werden. Die Tatsache, dass die geringere Wärmeentwicklung weniger Kühlmaßnahmen für den Halbleiter erfordert, leistet ebenso einen entscheidenden Beitrag zur Miniaturisierung der Endprodukte.

Die Durchlassspannung des Leistungs-MOSFETs SCH2080KE ist um rund 70% reduziert, was zu einer geringeren Verlustleistung führt. Außerdem kann auf die externe Freilaufdiode verzichtet werden.

Aktuelle Silizium-IGBTs, wie sie häufig in Umrichtern und Wechselrichtern der 1200-V-Klasse Verwendung finden, verursachen wegen des Deaktivierungsstroms und der Erholungszeit der externen Freilaufdiode einen erheblichen Schaltverlust. Die SiC-Power-MOSFETs sind dagegen in der Lage, mit nur geringem Schaltverlust bei hohen Frequenzen zu arbeiten. Bis zu 90% können mit SiC-Leistungs-MOSFETs die Schaltverluste während des Abschaltvorgangs reduziert werden.

Bei den Zuverlässigkeitsproblemen, mit denen herkömmliche SiC-Power-MOSFETs zu kämpfen hatten, konnte ROHM durch Prozessverbesserungen hinsichtlich Kristalldefekte und Bauteilstruktur deutliche Fortschritte erzielen. Aufgrund der gleichzeitigen Reduzierung des On-Widerstands um etwa 30% im Vergleich zu herkömmlichen Produkten ist eine weitere Miniaturisierung des Designs möglich.

Auch bei der Integration der SiC-SBD, die bisher extern in einem eigenen separaten Gehäuse untergebracht war, ist ROHM mit Hilfe proprietärer Montage-Technologie der entscheidende Schritt gelungen. Nun reduziert der Baustein SCH2080KE im Vergleich zu Si-IGBTs, wie sie in Wechselrichtern eingesetzt werden, die Verlustleistung um 70% oder mehr, selbst im Betrieb bei geringer Last. Das bedingt nicht nur geringere Schaltverluste, sondern ermöglicht durch die Unterstützung von Frequenzen über 50 kHz auch die Verwendung von kleineren externen Komponenten.

Neben dem Baustein SCH2080KE gibt es von ROHM Semiconductor mit dem Halbleiter SCT2080KE eine SiC-Power-MOSFET-Version ohne interne SiC-SBD. Sowohl der SCH2080KE als auch SCT2080KE sind den Kundenanforderungen entsprechend konfigurierbar.

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