Toshiba開始提供具有低導通電阻和高可靠性、用於汽車牽引逆變器的裸片1200V SiC MOSFET的試樣

日本川崎--(BUSINESS WIRE)--(美國商業資訊)-- Toshiba Electronic Devices & Storage Corporation (“Toshiba”)開發了「X5M007E120」，這是一款用於汽車牽引逆變器^[2]的裸片^[1]1200V碳化矽(SiC) MOSFET，其採用的創新結構可以同時提供低導通電阻和高可靠性。供客戶評估的測試樣品現已出貨。

反向導通操作期間^[4]，當本體二極體雙極通電^[3]時，普通SiC MOSFET的可靠性會因導通電阻增加而降低。Toshiba SiC MOSFET透過一種元件結構來緩解這個問題，該元件結構將蕭特基勢壘二極體(SBD)內建MOSFET以使本體二極體失活，但將SBD置於晶片上會減少決定MOSFET導通電阻的通道的可用面積，並增加晶片的導通電阻。

X5M007E120中內建的SBD以方格圖案排列，而不是通常使用的條紋圖案，這種排列可有效抑制元件本體二極體的雙極通電，同時將單極操作的上限提高到電流面積的大約兩倍，即使佔用相同的SBD安裝面積也是如此^[5]。相較條紋陣列，通道密度也有所提高，且單位面積的導通電阻較低，可降低約20%至30%^[5]。效能的改進和低導通電阻，加上同時能夠保持對反向導通操作的可靠性，將節省用於馬達控制的逆變器（如汽車牽引逆變器）的能耗。

降低SiC MOSFET中的導通電阻會導致短路期間流過MOSFET的電流過大^[6]，從而降低短路耐久性。強化內建式SBD的導通以提高反向導通操作的可靠性也會增加短路期間的電流洩漏，從而再次降低短路耐久性。新的裸片具有較深的屏障結構^[7]，可在短路狀態下抑制MOSFET中的過電流和SBD中的漏電流，從而提高其耐用性，同時保持對反向導通操作的出色可靠性。

使用者可以對裸片進行客製化以滿足其特定的設計需求，並實現針對其應用的解決方案。

Toshiba可望於2025年提供X5M007E120的工程樣品，並於2026年開始量產。同時，它將探索如何進一步改進元件特性。

Toshiba將為客戶提供更易用、更高效能的功率半導體，應用於能源效率至關重要的領域，例如用於馬達控制的逆變器和電動汽車的功率控制系統，從而為實現脫碳社會貢獻力量。

注：
[1] 未封裝的晶片產品。
[2] 將電池供電的直流電轉換為交流電並控制電動汽車(EV)或混合動力汽車(HEV)中馬達的裝置。
[3] 當正向電壓施加到漏極和源極之間的pn二極體時的雙極操作。
[4] 由於電路中的電流回流，電流從源極流向MOSFET漏極的操作。
[5] 相較使用條紋圖案的Toshiba產品。
[6] 相較正常開關操作期間的短時導通，在控制電路故障等異常模式下發生長期導通的現象。需要堅固耐用，且在短路操作一定時間內不會失效。
[7] 元件結構的一個元件，用於控制由於高電壓引起的高電場。它會顯著影響元件的效能。

應用

• 汽車牽引逆變器

特性

• 低導通電阻和高可靠性
• 用於汽車的裸片
• 符合AEC-Q100標準
• 漏源電壓額定值：V_DSS=1200V
• 漏極電流(DC)額定值：I_D=(229)A^[8]
• 低導通電阻：
  R_DS(ON)=7.2mΩ（典型值）(V_GS=+18V, T_a=25°C)
  R_DS(ON)=12.1mΩ（典型值）(V_GS=+18V, T_a=175°C)

注
[8] 暫定值

主要規格
（Ta=25°C，除非另有說明）
零件編號				X5M007E120
封裝	Toshiba封裝名稱			2-7Q1A
	尺寸(mm)		典型值	6.0×7.0
絕對 最大 額定值	漏源電壓VDSS (V)			1200
	閘極-源極電壓VGSS (V)			+25/-10
	漏極電流(DC) ID (A)			(229)^[8]
	漏極電流（脈衝）ID Pulse (A)			(458)^[8]
	通道溫度Tch (°C)			175
電氣 特性	閘極閾值電壓 Vth (V)	VDS =10V, ID =16.8mA	典型值	4.0
	漏源 導通電阻 RDS(on) (mΩ)	ID =50A, VGS =+18V	典型值	7.2
		ID =50A, VGS =+18V, Ta =175°C	典型值	12.1
	正向電壓 VSD (V)	ISD =50A, VGS =-5V	典型值	-1.21
	正向電壓 VSD (V)	ISD =50A, VGS =-5V, Ta =175°C	典型值	-1.40
	內部閘極電阻 rg (Ω)	漏極開路， f=1MHz	典型值	3.0

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