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全SiC MOSFET模塊讓工業(yè)設(shè)備更小、更高效

發(fā)布時間:2022-12-02 來源:Toshiba 責任編輯:wenwei

【導讀】SiC MOSFET模塊是采用新型材料碳化硅(SiC)的功率半導體器件,在高速開關(guān)性能和高溫環(huán)境中,優(yōu)于目前主流應用的硅(Si)IGBT和MOSFET器件。在需要更高額定電壓和更大電流容量的工業(yè)設(shè)備應用中,SiC MOSFET模塊可以滿足包括軌道車用逆變器、轉(zhuǎn)換器和光伏逆變器在內(nèi)的應用需求,實現(xiàn)系統(tǒng)的低損耗和小型化。


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東芝推出并已量產(chǎn)的1200V和1700V碳化硅MOSFET模塊MG600Q2YMS3和MG400V2YMS3就是這樣的產(chǎn)品,其最大亮點是全SiC MOSFET模塊,不同于只用SiC SBD(肖特基二極管)替換Si FRD(快速恢復二極管)的SiC混合模塊,這兩款產(chǎn)品完全由SiC二極管和SiC MOSFET構(gòu)成。全SiC功率模塊不僅具有高速開關(guān)特性,同時可大幅降低損耗,是更小、更高效的工業(yè)設(shè)備的理想選擇。


模塊的功能特性分析


東芝的兩款SiC MOSFET模塊中,MG600Q2YMS3的額定電壓為1200V,額定漏極電流為600A;另一款MG400V2YMS3的額定電壓為1700V,額定漏極電流為400A。這兩款器件擴充了東芝現(xiàn)有產(chǎn)品線,加上東芝以前發(fā)布的3300V雙通道SiC MOSFET模塊MG800FXF2YMS3,全系列將覆蓋了1200V、1700V和3300V應用。


兩款SiC MOSFET模塊與Si IGBT模塊安裝方式兼容,損耗卻低于Si IGBT模塊,還內(nèi)置了NTC熱敏電阻,用作溫度傳感器,以便精確測量模塊內(nèi)部芯片的溫度。


從MG400V2YMS3和MG600Q2YMS3的功能特性來看,兩款產(chǎn)品是同類型的大功率碳化硅N溝道MOSFET模塊,均具備低損耗和高速開關(guān)能力,只是在漏源極電壓(VDSS)和漏極電流(ID)方面做了差分,以滿足不同客戶的應用需要,至于其他方面的差異并不是很大。


模塊的主要特性


MG400V2YMS3和MG600Q2YMS3全SiC MOSFET模塊的相同特性如下:


●   低雜散電感,低熱阻, Tch最大值=150℃

●   增強型MOS

●   電極與外殼隔離


兩款模塊的其他主要特性如下:(滑動查看更多)


MG400V2YMS3


1. VDSS=1200V

2. VDS(on)sense=0.8V(典型值)@ID=400A,Tch=25℃

3. Eon=28mJ(典型值),Eoff=27mJ(典型值)@VDS=900V,ID=400A,Tch=150℃


MG600Q2YMS3


1. VDSS=1200V

2. VDS(on)sense=0.8V(典型值)@ID=400A,Tch=25℃

3. Eon=28mJ(典型值),Eoff=27mJ(典型值)@VDS=900V,ID=400A,Tch=150℃


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以下是MG400V2YMS3和MG600Q2YMS3的主要規(guī)格:(除非另有規(guī)定,@Tc=25℃)


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SiC MOSFET模塊的優(yōu)勢


與IGBT模塊相比,SiC MOSFET模塊的低損耗特性可以降低包括開關(guān)損耗和導通損耗在內(nèi)的總損耗。高速開關(guān)和低損耗操作還有助于減小濾波器、變壓器和散熱器的尺寸,實現(xiàn)緊湊、輕便的系統(tǒng)設(shè)計。此外,SiC MOSFET模塊的高耐熱性和低電感封裝,以及寬柵極-源極電壓和高柵極閾值電壓,可以實現(xiàn)更高的系統(tǒng)可靠性。


產(chǎn)品應用方向


環(huán)境和能源問題是一個亟待解決的全球性問題。隨著電力需求持續(xù)升高,對節(jié)能的呼聲越來越高,對高效、緊湊型電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的需求也在迅速增加。全新碳化硅材料的功率MOSFET具有耐高壓、高速開關(guān)、低導通電阻等方面的優(yōu)勢,除大幅降低功率損耗外,還可以縮小產(chǎn)品尺寸。


東芝MG400V2YMS3和MG600Q2YMS3適用于大功率應用領(lǐng)域,包括大功率開關(guān)電源、電機控制器,包括軌道牽引應用。其具體應用涵蓋軌道車輛用逆變器和變流器、可再生能源發(fā)電系統(tǒng)、電機控制設(shè)備和高頻DC-DC轉(zhuǎn)換器。目前東芝的兩款模塊均已大量投放市場,并在各種應用中發(fā)揮節(jié)能減排的作用。


來源:Toshiba



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