電動汽車用SiC和傳統硅功率元器件都在經歷技術變革

周勁

近年來，在全球“創建無碳社會”和“碳中和”等減少環境負荷的努力中，電動汽車（xEV）得以日益普及。為了進一步提高系統的效率，對各種車載設備的逆變器和轉換器電路中使用的功率半導體也提出了多樣化需求，超低損耗的SiC功率元器件（SiC MOSFET、SiC SBD等）和傳統的硅功率元器件（IGBT、SJ-MOSFET等）都在經歷技術變革。

在OBC（車載充電機）方面，羅姆以功率器件、模擬IC以及標準品這三大產品群進行提案。

1 SiC MOSFET

羅姆于2010年便開始了SiC MOSFET的量產。羅姆很早就開始加強符合汽車電子產品可靠性標準AEC-Q101的產品陣容，并在OBC等領域擁有很高的市場份額。2020年推出了導通電阻和短路耐受時間之間取得更好權衡的第4代SiC MOSFET，除現有市場之外，還將加速在以主機逆變器為主的市場中的應用。羅姆的第4代SiC MOSFET通過進一步改進羅姆獨有的雙溝槽結構，改善了二者之間的矛盾權衡關系，與以往產品相比，在不犧牲短路耐受時間的前提下成功地將單位面積的導通電阻降低了約40%。而且，通過大幅減少寄生電容（開關過程中的課題），與以往產品相比，成功地將開關損耗降低了約50%。因此，采用低導通電阻和高速開關性能兼具的第4代SiC MOSFET，將非常有助于顯著縮小車載逆變器和各種開關電源等眾多應用的體積，并進一步降低其功耗。

2 傳統硅功率元器件

羅姆致力于為廣泛的應用提供有效的電源解決方案，不僅專注于行業先進的SiC功率元器件，還積極推動Si功率元器件和驅動IC的技術及產品開發。羅姆正在加強充分發揮各種功率器件性能的柵極驅動器IC以及在周邊電路使用的電源IC、晶體管、二極管、檢測電流的分流電阻器等通用產品的陣容。

代表性產品如下。

● 羅姆特有的磁隔離柵極驅動器，在提供高達3 750 V的絕緣耐壓的基礎上，實現延遲時間的大幅度縮短，同時具有基本與溫度無關的特性，為功率器件提供高速、高穩定性的驅動方案，簡化電路設計。

● 羅姆新開發出大功率、低阻值的分流電阻器“GMR320”。此外，通過擴展大功率、超低阻值分流電阻器“PSR系列”的額定功率保證值，使產品陣容涵蓋了最高達15 W的大功率范圍。不僅如此，這兩個系列均符合無源元器件的汽車電子產品可靠性標準AEC-Q200，并且均支持在最高170℃的工作溫度下使用，因此即使在引擎周圍等溫度條件格外嚴苛的車載應用中，也具有非常高的可靠性。

3 運算放大器及仿真工具

羅姆充分利用自有的垂直統合型生產體制和模擬設計技術優勢，從2017年開始開發EMARMOURTM系列運算放大器。該系列產品具有非常出色的抗干擾性能，有助于減輕降噪設計負擔，在車載和工業設備市場獲得了高度好評。

此外，羅姆官網上的線上仿真工具“ROHM Solution Simulator”（見下圖）可同時驗證以SiC為主的功率半導體和驅動IC，可以幫助客戶進一步縮短應用開發周期并預防評估中的出現的問題。