PR 092-2013/ROHM - KEK Concept GmbH

PR 092-2013/ROHM
Innovation industrielle : le premier* module MOS SiC
produit en série sans diode Schottky
Idéal pour les onduleurs 1200V/180A grâce à la réduction de
pertes en puissance
* étude ROHM
Willich-Münchheide/Munich, 19 février 2013 – La société ROHM a
récemment annoncé qu'elle avait débuté la production en série de modules MOS
SiC (carbure de silicium) 1200 V/180 A (valeurs nominales) pour
onduleurs/convertisseurs et utilisés sur des équipements industriels, des
conditionneurs d’énergie photovoltaïque, etc. Ce nouveau produit est le premier*
module à être équipé d'un semiconducteur de puissance composé simplement
d'un module MOFSET SiC. Le courant nominal a pu ainsi être augmenté à 180 A
pour un éventail plus vaste d'applications tout en contribuant à une réduction de
la consommation et à un module plus compact.
En mars 2012, ROHM a été le premier fournisseur de l'industrie à produire en
série des modules « Full SiC » de 1200 V/100A utilisant du carbure de silicium
pour tous les composants de semi-conducteur de puissance. L'objectif consistait
à trouver un équilibre entre la capacité à
gérer de plus forts courants et la
réduction des dimensions des
équipements industriels et autres
applications. Normalement,
l'augmentation du courant nominal
implique l'intégration de davantage de
composants MOSFET ainsi que d'autres
mesures similaires. Cependant, des
diodes de redressement sont alors
nécessaires, ce qui complique
énormément la réduction, voire le
maintien des dimensions du module.
Dans ce contexte, ROHM a réussi à mettre au point un module de puissance SiC
ayant recours à la technologie MOFSET SiC de 2ème génération qui limite la
dégradation de la conduction de la diode intrinsèque, éliminant le recours à une
diode de redressement. L’emplacement ainsi gagné est mis à profit pour
améliorer les capacités à gérer un courant plus important, tout en maintenant les
mêmes dimensions compactes.
Par ailleurs, en améliorant les processus de fabrication et les structures des
composants liés aux défauts cristallins, ROHM a réussi à surmonter tous les
problèmes liés à la fiabilité, notamment en ce qui concerne la diode intrinsèque.
Le résultat ? Une réduction de 50 % des pertes par rapport aux Si IGBT
traditionnels utilisés sur les onduleurs génériques. Cette diminution des pertes,
ainsi qu'une fréquence de fonctionnement supérieure à 50 kHz, garantit la
compatibilité avec des composants périphériques plus petits pour une
miniaturisation optimisée du produit fini.
Principales caractéristiques
1. Caractéristiques de commutation maintenues à l'aide d'une structure
MOS simple pour minimiser les pertes de commutation sans courant
de queue
Les caractéristiques de commutation sont maintenues même sans diode à
barrière de Schottky. Contrairement aux
Si IGBT, aucun courant de queue n'est
généré, ce qui réduit les pertes de plus
de 50 % pour une augmentation des
économies d'énergie. Par ailleurs, les
fréquences de commutation supérieures
à 50 kHz sont atteignables (impossible
avec les Si IGBT), ce qui contribue à des
composants périphériques plus petits et plus légers.
2. Possibilité de conduction inverse pour un redressement synchrone à
haute efficacité
Les composants Si IGBT génériques ne
prennent pas en charge la conduction en
sens inverse. En revanche, la diode
intrinsèque du MOFSET SiC de ROHM
conduit toujours en inverse. Par ailleurs,
en fonction du signal d'entrée de grille, le
MOSFET peut fonctionner dans n'importe quel sens pour une résistance à
l'état passant inférieure par rapport à celle de la diode. Ces caractéristiques
de conduction inverse permettent un redressement synchrone à haute
efficacité sur la plage 1 000 V et plus, supérieure à celle associée à la diode
de redressement.
3. Élimination de la dégradation de la conduction de la diode intrinsèque
permettant une conduction sur plus de 1 000 heures sans perte de
performances
Clarifier le mécanisme par lequel les défauts sont propagés d'après la
conduction de la diode intrinsèque permet d’en limiter les facteurs primaires
au fil du processus et de fabrication du composant.
Avec des produits génériques, la résistance à l'état passant augmente
considérablement après 20 heures. En revanche, le nouveau module de ROHM
ne garantit aucune augmentation de la résistance à l'état passant, même
après plus de 1 000 heures.
Terminologie
・Diode intrinsèque
Diode parasite formée sur la structure MOSFET. Lorsque l’onduleur fonctionne, le
courant circule à travers cette diode, ce qui réduit la valeur VF et nécessite des
caractéristiques de recouvrement rapide.
・Courant de queue
Courant transitoire qui circule lorsqu'un IGBT est hors tension, généré en raison
des charges accumulées au niveau des trous injectés. Au cours de cette période,
la tension de drain est élevée, ce qui augmente les pertes de commutation.
・IGBT (transistor bipolaire à grille isolée, Insulated Gate Bipolar Transistor en
anglais)
Type de transistor de puissance qui réduit la résistance à l'état passant par le
biais de la circulation du courant à l'aide d'électrons et de porteurs minoritaires
(trous). Cependant, il présente un inconvénient principal : le fonctionnement à
grande vitesse est impossible en raison de l'accumulation des charges au niveau
des trous injectés qui engendre une perte de commutation significative.
・Tension directe
Tension générée lorsque le courant circule à travers la diode en sens direct. Plus
cette valeur est faible, plus la consommation est réduite.
・Résistance à l'état passant
Valeur de la résistance lorsque le composant de puissance fonctionne. Elle est
considérée comme le paramètre le plus important pour un MOSFET de puissance.
Plus la valeur est faible, meilleures sont les performances.
À propos de ROHM Semiconductor
ROHM Semiconductor est une entreprise globale de 304,6 milliards de yens (3,8
milliards de dollars) de revenus avec 21 295 employés dans la dernière année
financière se terminant le Mars 2012. ROHM Semiconductor développe et
fabrique une vaste gamme de produits du microcontrôleur ultra faible puissance,
gestion de l'énergie, circuits intégrés de standard, diodes SiC, MOSFET et
modules, transistors de puissance et les diodes LED, à des composants passifs
tels que résistances, condensateurs au tantale et des unités d'affichage à LED,
les têtes d'impression thermiques dans les usines de pointe au Japon, en Corée,
en Malaisie, en Thaïlande, aux Philippines, en Chine et en Europe.
Lapis Semiconductor (OKI Semiconductor ancien), SiCrystal AG et Kionix sont
des entreprises de ROHM Groupe.
ROHM Semiconductor Europe a son siège social près de Düsseldorf qui est au
service à la région EMEA (Europe, Moyen-Orient et Afrique).
Pour plus d'informations s'il vous plaît contactez-www.rohm.com/eu
Contact :
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Fax : +49 2154 921450
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