英飞凌推出1200 V碳化硅MOSFET，实现前所未有效率和性能

2016年07月12日11:43:45 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

在PCIM Asia期间，英飞凌科技股份公司在媒体见面会上宣布推出革命性的碳化硅（SiC）MOSFET技术，使产品设计可以在功率密度和性能上达到前所未有的水平。英飞凌工业功率控制事业部中国区负责人于代辉先生以及英飞凌工业功率控制事业部总监马国伟先生联袂介绍了英飞凌在助力于“中国制造2025”方面所做的贡献以及1200V碳化硅（SiC）MOSFET技术的优势、现状及未来发展方向。

于代辉首先介绍了英飞凌科技及其工业功率控制事业部。他表示，20多年来，英飞凌一直走在开发碳化硅解决方案的较前列，致力于满足用户对节能、缩减尺寸、系统集成和提高可靠性的需求。英飞凌在所有专注的产品市场均名列前茅，英飞凌工业功率控制事业部的核心实力和价值主张是：优质产品和服务；领先的尖端科技和知识产权组合；系统技术专长以及广博的应用能力；遍及全球的强势业务网络，在当地提供销售和应用支持；以及敬业的销售团队和分销商伙伴。

他说，在分立式IGBT半导体市场英飞凌科技的功率器件位列第一；在IGBT模块市场排名第二；在全球IGBT产品（模块和分立式器件）市场排名第一。

于代辉认为，功率半导体在整个电能供应链中扮演越来越重要的角色。英飞凌解决方案致力于提高电能供应链的效率，服务领域包括可再生能源发电（风能、光伏）、智能输配电（高压直流输电、基于电压源换流器的高压直流输电、静止无功补偿器、静止无功发生器）、用电（变频电机驱动、各类电源/功率因数校正、机车牵引、电动车驱动及充电、金属处理）。英飞凌工业功率控制事业部的业务领域有5个：工业、家用电器、电力牵引、能源和商农业用车。

他介绍了英飞凌助力中国光伏产业节能减排的情况。英飞凌与阳光电源强强联手，截至2015年1月，英飞凌为中国较大的光伏逆变器制造商阳光电源交付了10万个PrimePACK™ IGBT模块，8300MW的阳光电源太阳能逆变器采用了PrimePACK™模块。在节能方面，采用PrimePACK™的逆变器可实现高达98.7%的效率，与其前代产品相比效率提升4.2%；采用英飞凌高效PrimePACK™模块的逆变器每年可多生产4.8亿千瓦时电。在减排方面，每年可再生能源总计发电116亿千瓦时，相当于300万人的年用电量或0.5-1亿人的生活用电量，总计年减排1000万吨二氧化碳；英飞凌下一代.XT技术能使系统输出功率再提升25%。此外，英飞凌还致力于功率半导体应用技术的开发和合作，通过与中国高校和企业的合作，交流应用的技术需要和发展方向，开发和分享先进应用技术，并为“中国制造2025”源源不断地输送人才。

据介绍，在“中国制造2025”的十大重点领域中，英飞凌有八大侧重领域与之高度吻合。此次，亮相英飞凌展台的产品以及系统解决方案重点聚焦在轨道交通、输配电、可再生能源以及智能制造等多个领域，对接“中国制造2025”。未来，英飞凌将在助力“中国制造2025”的进程中发挥更大的作用。

英飞凌工业功率控制事业部总监马国伟博士针对新发布的全新1200 V SiC MOSFET表示，英飞凌的CoolSiC™ MOSFET具备更大灵活性，可提高效率和频率。它们将有助于电源转换方案的开发人员节省空间、减轻重量、降低散热要求，并提高可靠性和降低系统成本。他介绍，20多年来，英飞凌一直走在开发SiC解决方案的较前列，致力于满足用户对节能、缩减尺寸、系统集成和提高可靠性的需求。英飞凌制造出数百万件含有SiC器件的产品，其肖特基二极管和J-FET技术使设计人员能够实现利用传统芯片不可能达到的功率密度和性能。该解决方案现在朝前迈出了一大步，将功率MOSFET涵盖在内，这使得从SiC技术获得的益处将被提升到前所未有的新水平。

他表示，现代工业电力电子的应用，如轨道交通、电力传输和工业传动，对功率半导体器件在日趋严苛的应用环境下的稳定性、可靠性要求越来越高。同时，由于智能制造的发展和成本的压力，对功率半导体器件的标准化要求也越来越迫切。另外，在推动功率半导体芯片技术发展时，同样也会受到传统封装设计在功率规格、扩容性及杂散电感等方面的限制。电力电子行业期待新的封装设计理念来助力发展，突破瓶颈。

此次，英飞凌推出革命性的碳化硅MOSFET技术，使产品设计可以在功率密度和性能上达到前所未有的水平。英飞凌的CoolSiC™ MOSFET具备更大灵活性，可提高效率和频率。此次展出的全新1200 V SiC MOSFET兼具可靠性与性能优势，在动态损耗方面树立了新标杆，相比1200 V硅（Si）IGBT低了一个数量级。初期的应用重点在于光伏逆变器、不间断电源（UPS）或充电/储能系统等应用的系统性能提升，此后会将其范围扩大到工业变频器。该项技术的优势也正是“中国制造2025“的核心体现：新能源、高能效、有效利用资源。

他说，SiC MOSFET带来的影响非常显著。电源转换方案的开关频率可达到目前所用开关频率的三倍或以上。这能带来诸多益处，如减少磁性元件和系统外壳所用的铜和铝两种材料的用量，便于打造更小、更轻的系统，从而减少运输工作量，并且更便于安装。新解决方案有助于节能的特点由电源转换设计人员来实现。这些应用的性能、效率和系统灵活性也将提升至全面层面。

该MOSFET完全兼容通常用于驱动IGBT的+15 V/-5 V电压。它们将4 V基准阈值额定电压（Vth）与目标应用要求的短路鲁棒性和完全可控的dv/dt特性结合起来。与Si IGBT相比的关键优势包括：低温度系数的开关损耗和无阈值电压的静态特性。

全新MOSFET融汇了多年SiC半导体开发经验，基于先进的沟槽半导体工艺，代表着英飞凌CoolSiC 产品家族的较新发展。该产品系列包括肖特基二极管和1200 V J-FET器件以及在一个模块中集成Si IGBT和SiC二极管的一系列混合解决方案。

首款分立式1200 V CoolSiC MOSFET的导通电阻（RDS(ON)）额定值为45 mΩ。它们将采用3引脚和4引脚TO-247封装，针对光伏逆变器、UPS、电池充电和储能应用。4引脚封装有一个额外的源极连接端子（Kelvin），作为门极驱动的信号管脚，以消除由于源极电感引起的压降的影响，这可以进一步降低开关损耗，特别是在更高开关频率时。

另外，英飞凌还宣布推出基于SiC MOSFET技术的1200 V‘Easy1B’半桥和升压模块。这些模块采用PressFIT连接，有良好的热界面、低杂散电感和坚固的设计，每种封装的模块均有11 mΩ和23 mΩ的RDS(ON)额定值选项。

据马国伟博士介绍，新一代PrimePACK™ 结合了IGBT5和创新.XT技术，是IGBT芯片和模块技术发展的一个重要里程碑。IGBT5降低静态和动态功率损耗，提高功率密度，而.XT模块工艺技术增强了热管理和功率循环能力从而延长产品寿命。这一技术组合使得PrimePACK™模块把系统的功率密度推向一个新高度。

采用目前第四代IGBT4的PrimePACK™3 用于光伏逆变器的较大规格是1400A 1200V，需要2片IGBT模块并联才能构成500kW逆变器的一个桥臂。而采用较新第五代IGBT5和创新.XT技术的PrimePACK™3+较大电流可达1800A，使得光伏逆变器系统得到较优的实现，即采用三电平结构、以及提升输入电压到1500V。IGBT模块不需要并联就可以实现1000kW，这使得1000kW需要的PrimePACK™3从12只减少到了9只。对比单机1000kW与500kW双机并联，体积可减小40%以上。为用户降低系统成本，并实现业内较高效率，符合光伏行业的发展方向。

他还介绍了采用英飞凌全新XHP™封装的FF450R33TE3模块（450A 3300V），八个并联即可实现3.3kV / 3600A规格，可用于构成±500kV / 3GW柔性直流输电VSC-HVDC系统，这将大幅超过目前世界较高电压较大容量柔性直流输电工程。

英飞凌推出1200 V碳化硅MOSFET，实现前所未有效率和性能

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