主旨

蕭特基二極體碳化矽(SiC)MOSFET模組 BigPic:600x402

半導體製造商ROHM株式會社(總公司：日本京都市)已正式將適用於工業裝置、太陽能發電功率調節器(Power conditioner)等變流器/轉換器(inverter/converter)的碳化矽(SiC) MOSFET模組(額定規格1200V/ 180A)投入量產。

本模組※首創業界先例，採用了將功率半導體元件內建於碳化矽MOSFET之結構，將額定電流提高至180A，如此一來，應用範圍更廣，還能有效協助各種裝置達到低功耗及小型化。

本產品之生產地點為ROHM株式會社總公司工廠(位於日本京都市)，目前已經開始樣品出貨，並預定自12月開始正式量產及出貨。

背景

ROHM已於2012年3月領先業界，正式投入「全碳化矽功率模組」(額定規格1200V/100A)的量產，此一產品完全使用碳化矽作為功率半導體的元件結構，雖然目前還在工業裝置應用領域推廣中，但市場上極度期盼此類產品既能夠維持小體積同時又能產生大電流，因此本產品的研發備受期待。

要產生大電流，通常會採取增加MOSFET的配置數量等方式，此外，還必須在裝置上加裝二極體等整流元件，因此要維持小型體積十分困難。

新產品說明

為解決本體二極體(Body diode)的通電劣化問題，ROHM採用了第2代的碳化矽MOSFET，成功地研發出不需以二極體作為整流元件的碳化矽功率模組(碳化矽MOSFET模組)，藉由增加碳化矽MOSFET的配置面積，讓模組的體積維持不變，並同時達成大電流的目標。

內建碳化矽MOSFET可改善結晶缺陷相關的製程與元件結構，因此能成功地克服本體二極體(Body diode)等元件在可靠性上的問題。

相較於一般轉換器所使用的矽質IGBT，可減少損耗達50%以上，除了降低損耗外，還能達到50kHz以上的高頻，也能使用較小型的周邊零件。

特點

1. MOSFET單體仍維持切換特性，同時創造出無尾電流、低功耗之切換品質

即使不使用蕭特基二極體，仍能達到和傳統產品同級的切換特性，而且不會產生在矽質IGBT上所常見的尾電流，因此可成功降低損耗達50%以上，有效為裝置的節能化帶來助益。此外，高達50kHz以上的切換頻率，也是矽質IGBT所無法達成的，因此就連週邊裝置也能一舉實現小型化與輕量化的目標。

2. 可逆向導通，因此能夠創造出高效率的同步整流電路

一般來說，矽質IGBT元件無法被逆向導通，而碳化矽MOSFET因為是本體二極體，因此隨時可逆向導通。此外，加入閘極訊號後，即可讓MOSFET進行逆向導通，相較於只使用二極體的方式，更能夠達到低電阻目標。利用此種逆向導通特性所衍生出來的高效率同步整流技術，讓產品即使在1000V以上的電壓時，也能創造出高於二極體整流方式之絕佳效率。

3. 解決本體二極體的通電劣化問題

即使通電時間超過1000小時，特性亦不劣化

本體二極體具有通電時會使缺陷擴大的特性，因此ROHM由製程及元件結構兩方面著手，成功地解決發生缺陷的原因。

一般產品只要超過20小時，導通(ON)電阻就會大幅增加，不過，本產品即使通電時間超過1000小時，導通(ON)電阻也不會增加。

專有名詞解釋

- 本體二極體(Body diode)

在MOSFET的結構上，於其內部所形成的二極體，當變流器動作時，電流會通過此二極體，因此需要較低的VF (順向電壓)或高速回復特性。

- 尾電流(Tail current)

亦即IGBT在關機時經常會發生的暫態電流(Transient current)，因電洞的蓄積時間而發生。在此期間將產生汲極電壓，因此會造成極大的切換損耗。

- IGBT (「Insulated Gate Bipolar Transistor」一詞之縮寫，中文翻譯為: 絕緣閘雙極電晶體)

除了電子外，還可藉由電流通過電洞的方式而達成低導通(ON)電阻的一種功率電晶體，由於電洞的蓄積時間，因此無法高速驅動，並且會出現切換損耗較大的問題。

- 順向電壓(VF：Forward Voltage)

亦即當順向電壓通過時，二極體所產生的電壓值，數值愈小，表示功耗愈少。

- 導通(ON)電阻

亦即功率元件動作時的電阻值，此為影響功率MOSFET性能最重要的一項參數。數值愈低，代表性能愈佳。