フルSiCパワーモジュールのラインアップを拡充
1200V/300A対応で大電力アプリケーションへの搭載を実現

2015年4月15日

<要旨>

BSM300D12P2E001(E Type)

ローム株式会社(本社:京都市)は、産業機器や太陽光発電パワーコンディショナー等のインバータ、 コンバータ向けに1200V/300A定格のフルSiCパワーモジュール「BSM300D12P2E001」を開発しました。
本製品は、300A定格を実現することで、産業機器用の大容量電源など、より大電力アプリケーションへの検討が可能となります。 また、一般的なIGBTモジュールと比べてスイッチング損失を77%低減し、高周波駆動が可能となるため、 周辺部品や冷却システムなどの小型化にも貢献します。
なお、本モジュールは既にサンプル出荷を開始しており、6月より量産出荷を開始する予定です。 生産拠点は前工程がローム・アポロ株式会社(福岡県)、後工程がローム本社工場(京都市)となります。

<背景>

ロームでは、2012年3月に世界で初めて内蔵するパワー半導体素子を全てシリコンカーバイドで構成した フルSiCパワーモジュールの量産を開始して以来、1200V/120A、180A品において、産業機器などでの採用が進んでおります。 その省エネ効果からさらなる大電流製品のラインアップが期待されていましたが、 SiC製品の特長である高速スイッチング性能を最大限活かすためにも、大電流化する際に課題となっていたスイッチング時のサージ電圧の影響を抑えた 新規パッケージ開発が必要でした。
今回、チップ配置およびモジュール内部構造の最適化により、従来品と比較しモジュール内部インダクタンスを大幅に低減することに成功。 これにより、サージ電圧を抑えることができたため、300Aの大電流化を実現しました。
今後は、さらに高耐圧に対応するモジュールやトレンチ構造を採用したSiCデバイスを使い さらなる大電流定格を実現した製品を開発し、ラインアップ強化を進めてまいります。

さらなる大電流化・高耐圧化へ 一般的なIGBTと比べスイッチング損失を77%低減

<特長>

PWM駆動想定でのロームシュミレーション結果

1. スイッチング損失の低減により高周波化を実現

同等電流定格のIGBTモジュールと比較してスイッチング損失を77%低減することができました。 IGBTモジュールからの置き換えにより大幅なスイッチング損失の低減が望め、冷却機構の小型化が可能になります。 また、より高周波スイッチング動作を行うことで、コイルやキャパシタといった周辺部品の小型化も実現できます。 SiCモジュールを使うことで、高効率化とともに、機器の小型化に貢献します。

2. パッケージ内部インダクタンスの低減により大電流化を実現

パワーモジュール製品の大電流定格化を図るにつれ、スイッチング動作時のサージ電圧が大きくなるため、パッケージ内部のインダクタンスを低減する必要があります。本製品では、内蔵するSiCデバイスの配置、内部パターンを最適化することで、従来品と比較し、内部インダクタンスを約半減したパッケージを開発しました。これにより、300A定格の製品化を実現しました。

<本製品の構成>

本製品はSiC-SBD、SiC-MOSFET、サーミスタを搭載
  • SiC-SBDとSiC-MOSFETを搭載したフルSiCモジュール製品
  • 標準的なIGBTモジュールと同外形パッケージを使用
  • サーミスタ搭載
  • Tjmax=175℃保証

■製品ラインアップ

品名 絶対最大定格(Tj=25℃) RDS(ON)
(mΩ)
パッケージ サーミスタ
VDSS
(V)
VGS
(V)
ID(A)
(Tc=60℃)
Tj
(℃)
Tstg
(℃)
Visol(V)
(AC 1min.)
BSM120D12P2C005 1200 -6 to +22 120 -40 to +150 -40 to +125 2500 50 C type -
BSM180D12P2C101 1200 -6 to +22 180 -40 to +150 -40 to +125 2500 12.8 C type -
NEW
BSM300D12P2E001
1200 -6 to +22 300 -40 to +175 -40 to +125 2500 7.3 E tyle

<用語説明>

  • インダクタンス
    流れる電流を変化させたとき電磁誘導により発生する起電力の大きさを表わす量のこと。
  • サーミスタ
    温度変化に対して、電気抵抗変化の大きい抵抗体のこと。温度を測定するセンサとして利用される。
  • IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)
    絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ。ゲートにMOSFETを組み込んだバイポーラトランジスタ。
  • MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)
    金属-酸化物-半導体電界効果トランジスタのことで、FETの中では最も一般的に使用されている構造である。 スイッチング素子として使われる。
  • SBD(Schottky Barrier Diode)
    金属と半導体を接触させることでショットキー接合が形成され、 整流性(ダイオード特性)が得られることを利用したダイオード。 少数キャリア蓄積効果が無く高速性に優れているという特徴を持つ。
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