瑞薩電子推出用于電動汽車逆變器的新一代硅基IGBT
?
全新功率器件將在瑞薩新落成的300mm甲府工廠生產
?
2022 年 8 月 30 日，中國北京訊 - 全球半導體解決方案供應商瑞薩電子（TSE：6723）今日宣布，推出新一代Si-IGBT（硅基絕緣柵雙極晶體管）器件——該產品以更小的尺寸帶來更低的功率損耗。針對下一代電動汽車（EVs）逆變器應用，AE5代IGBT產品將于2023年上半年在瑞薩位于日本那珂工廠的200mm和300mm晶圓線上開始批量生產。此外，瑞薩將從2024年上半年開始在其位于日本甲府的新功率半導體器件300mm晶圓廠加大生產，以滿足市場對功率半導體產品日益增長的需求。
?
與當前一代AE4產品相比，用于IGBT的硅基AE5工藝可將功率損耗降低10%，這一節(jié)能技術將有助于 EV開發(fā)人員節(jié)省電池電量并增加行駛里程。新產品在保持高穩(wěn)健性的同時，體積也縮小了約10%。這款全新瑞薩器件通過在低功率損耗和高穩(wěn)健性的權衡中取得最佳平衡，實現(xiàn)了IGBT行業(yè)領先的性能水平。這款IGBT最大限度地減少IGBT間的參數變化，并在IGBT并聯(lián)運行時帶來穩(wěn)定性，從而顯著改善模塊的性能與安全性。這些特性為工程師提供了更大靈活性，幫助其設計出能夠獲得高性能的小型逆變器。
?
瑞薩電子功率系統(tǒng)業(yè)務部副總裁小西勝也表示：“隨著電動汽車的普及，帶動了市場對汽車功率半導體需求的迅速攀升?；谖覀冊谶^去7年中汽車級功率產品制造的豐富經驗，瑞薩的IGBT提供了高度可靠、穩(wěn)健的電源解決方案。隨著最新的器件即將投入量產，瑞薩將為未來有望快速增長的中端EV逆變器市場打造理想的功能和性價比。”
?
新一代IGBT（AE5）的關鍵特性

• 包含四款針對400-800V逆變器的產品：750V耐壓（220A和300A）及1200V耐壓（150A和200A）
• 在-40°C至175°C的整個工作結溫（Tj）范圍內性能穩(wěn)定
• 業(yè)界高性能水平，導通電壓Vce（飽和電壓）為1.3V（最小化功率損耗的關鍵值）
• 電流密度比傳統(tǒng)產品高10%，小芯片尺寸（100mm²/300A）針對低功耗和高輸入電阻進行優(yōu)化
• 通過減少對VGE（off）的參數變化至±0.5V來實現(xiàn)穩(wěn)定的并聯(lián)操作
• 保持反向偏置安全工作區(qū)（RBSOA），在 175°C結溫下最大Ic電流脈沖為600A，在400V下具有4μs的高度穩(wěn)健短路耐受時間
• 柵極電阻（Rg）的溫度依賴性縮減50%，由此最大限度地減少高溫下的開關損耗、低溫下的尖峰電壓和短路耐受時間，支持高性能設計
• 可作為裸片（晶圓）提供
• 能夠減少逆變器的功率損失。在相同的電流密度下，與目前的AE4工藝相比功率效率提升6%，使EV能夠用更少的電池行駛更遠的距離

?
EVs的逆變器解決方案
在電動汽車中，驅動車輛的電機由逆變器控制。由于逆變器將直流電轉換為電動車電機所需的交流電，IGBT等開關器件對于最大限度降低電動汽車的功耗至關重要。為了幫助開發(fā)者，瑞薩推出了xEV逆變器參考解決方案。此款硬件參考設計結合了IGBT、微控制器、電源管理IC（PMIC）、柵極驅動器IC和快速恢復二極管（FRD）。瑞薩還提供xEV逆變器套件，作為參考設計的硬件實現(xiàn)。此外，瑞薩推出了一款電機參數校準工具，以及結合了電機控制應用模型與示例軟件的xEV逆變器應用模型和軟件。這些工具和支持程序旨在助力用戶簡化其軟件開發(fā)工作。瑞薩還計劃將新一代IGBT加入到這些硬件和軟件開發(fā)套件中，以便在更小的空間內達成更卓越的電源效率與性能。