11月12日,东芝宣布最新开发出一款用于车载牵引逆变器的裸片1200 V碳化硅(SiC)MOSFET“X5M007E120”,其创新的结构可实现低导通电阻和高可靠性,目前已开始提供测试样品,供客户评估。
典型SiC MOSFET与东芝SiC MOSFET(将SBD嵌入MOSFET芯片的MOSFET)的比较
据东芝官网介绍,该SiC MOSFET通过在MOSFET中嵌入格纹形态排列的SBD(肖特基势垒二极管)以弱化体二极管工作的器件结构,不仅可高效抑制器件体二极管在反向传导操作期间的双极通电,提升器件可靠性,而且相比传统条形形态的SBD,即便占用相同的挂载面积,也能将单极工作的上限提升到大约两倍的当前面积,此外,单位面积的导通电阻大约降低了20 %至30 %,这可以节省牵引逆变器等用于电机控制的逆变器的电能。
现有条形形态嵌入式SBD的MOSFET与格纹形态嵌入式SBD的MOSFET的原理图
条形形态嵌入式SBD的MOSFET与格纹形态嵌入式SBD的MOSFET的单极传导及导通电阻临界电流密度测量值(东芝调查)
不过,降低SiC MOSFET的导通电阻,会导致短路时流过MOSFET的电流过大,进而降低短路耐久性。此外,增强嵌入式SBD的传导,提高反向传导工作的可靠性,也会增大短路时的漏电流,从而可再次降低短路耐久性。而东芝最新裸片采用深势垒结构设计,可在短路状态下抑制MOSFET的过大电流和SBD的漏电流,这可在提高其耐久性的同时,保持针对反向传导工作的极高可靠性。
格纹形态嵌入式SBD的现有MOSFET与深势垒结构设计MOSFET的原理图
条形形态嵌入式SBD和深势垒结构设计MOSFET的短路耐受时间和导通电阻的测量值(东芝调查)
据悉,东芝将在2025年提供X5M007E120的工程样品,并在2026年投入量产,同时,其将进一步探索器件特征的改进。用户可根据其特定的设计需求定制裸片,实现面向其应用的解决方案。
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