ニュース

UnitedSiC announces first SiC FETs with RDS(on) <10mohms, delivers increased efficiency, lower losses

2019年12月9日、ニュージャージー州プリンストン。シリコンカーバイド(SiC)パワー半導体メーカーのUnitedSiCは、電気自動車(EV)インバータ、高出力DC/DCコンバータ、大電流バッテリ充電器、ソリッドステート・サーキット・ブレーカーなどの高出力アプリケーションで使用するために、RDS(ON)レベルが7mΩと低く、これまでにないレベルの性能と効率を実現する4つの新しいSiC FETを発表した。今回開発した4つのUF3C SiC FETデバイスのうち、1つはRDS(ON)7mΩの650V定格、3つはRDS(ON)9および16mΩの1200V定格のシリーズデバイスです。いずれも汎用性の高いTO247パッケージで提供しています。

これらの新しいSiC FETは、高性能な第3世代のSiC JFETとカスコード最適化されたSi MOSFETを組み合わせたものです。この回路構成により、Si IGBT、Si MOSFET、SiC MOSFETと同じゲート電圧で駆動で、汎用的なパッケージで提供され、高速かつ高効率なデバイスを実現しました。また、高温動作を最適化するために、銀焼結によりTO247パッケージの低熱抵抗実装を実現しています。

"ここで本当に重要なのは、このクラスのデバイスで業界で最も低いのRDS(ON)を達成したことです」と、UnitedSiCのエンジニアリング担当副社長Anup Bhalla氏は説明しています。"しかし、それに加えて、標準的な駆動特性と汎用性の高いパッケージにより、これらのSiC FETは、追加の設計作業をほとんど、または全く行わずに、幅広いアプリケーションで効率の低い部品のドロップイン代替品として使用することができます。

UF3SC065007K4Sは、最大動作電圧650V、ドレイン電流120Aまで、RDS(ON)は6.7mΩです。UF3SC120009K4Sは、最大動作電圧1200V、ドレイン電流120Aまで、RDS(ON)は8.6mΩです。いずれも4リードケルビンパッケージを採用しており、よりクリーンな駆動特性を実現しています。

低消費電力設計向けに、UnitedSiCは最大動作電圧1200V、最大ドレイン電流77A、RDS(ON)16mΩの2つの部品を提供しています。UF3SC120016K3Sは3リードパッケージ、UF3SC120016K4Sは4リードパッケージです。

これらのデバイスの低RDS(ON)特性により、インバータ設計において99%以上の効率を実現しています。また、逆回復性能に優れているため、フリーホイーリングモードでの導通損失が少ないのも特徴です。

インバータ設計者は、基本的な回路アーキテクチャを再検討することなく、同じ速度でスイッチングしながらも、過度の抵抗加熱をせずに大電流を処理することで、既存の設計からより多くの電力を引き出すことができるようになります。

スイッチング損失が低いため、設計者は、よりクリーンな出力電流波形を生成するために、インバータをより高い周波数で動作させることができます。これは、コア損失を低減することで、駆動するモータの効率を向上させます。インバータがフィルタリングされた出力を持つように設計されている場合、より高い周波数で運転することで、より小さなフィルタを使用することができます。

また、大電流に対応できるように並列化が可能です。慎重に損失計算を行った結果、6個のUF3SC120009K4S SiC FETを並列に使用して200kW、8kHzのインバータを構築した場合、スイッチング損失と導通損失の合計は、最新のIGBT/ダイオードモジュールを使用して構築した同様のインバータと比較して約3分の1になることがわかりました。

UF3CシリーズのSiC FETは、低RDS(ON)値による超低導通損失を実現しているため、電気自動車の固体遮断器やバッテリ遮断スイッチとしても使用できます。大電流を素早く遮断することができ、遮断器として使用する場合には、流れるピーク電流を制御する自己制限特性を持っています。この特性を利用して、インバータやモータに流れる突入電流を制限することもできます。

UF3シリーズのSiC FETは、より効率的な大電流バッテリ充電器の基盤を形成することができます。低バッテリ電圧システムでは、UF3SC065007K4SはIGBTベースのシステムに比べて充電回路の効率が大幅に向上します。二次側ダイオードの代わりにSiC FETを使用して同期整流器を構成すれば、損失を大幅に削減できるため、充電器の冷却負担を軽減することができます。例えば、100A動作電流、デューティサイクル50%の場合、JBSダイオードでは100W近くの導通損失が発生しますが、同期整流器として動作するUF3SC065007K4Sでは45Wの導通損失しか発生しません。

価格と入手方法
1000個以上の価格は、UF3SC120016K3Sが35.77ドル、UF3SC120009K4Sが59.98ドルです。サンプル出荷を開始し、2020年第2四半期に量産を開始する予定です。

UnitedSiCの詳細については、www.unitedsic.comをご覧ください。

画像のダウンロード