意法半導體(ST)的先進碳化硅功率器件加快汽車電動化進程

　　橫跨多重電子應用領域、全球領先的半導體供應商意法半導體(STMicroelectronics，簡稱ST)在混動汽車和電動汽車(EV，Electric Vehicles)市場發(fā)布了先進的高能效功率半導體器件，同時還公布了新產品AEC-Q101汽車質量認證時間表。

　　電動汽車和混動汽車通過提高電能利用率來延長續(xù)航里程。意法半導體最新的碳化硅(SiC)技術讓車企能夠研制續(xù)航里程更長、充電速度更快的電動和混動汽車，使其更好地融入車主的生活。作為碳化硅技術的領導者，針對汽車所有主要電氣模塊，意法半導體率先推出新一代整流管和MOSFET晶體管。新產品可用于高壓功率模塊和分立功率解決方案，包括牽引變頻器、車載充電器和輔助直流-直流轉換器。

　　目前，功率模塊通常主要依賴于標準硅二極管和隔離柵雙極晶體管(IGBT)。碳化硅是一項較新的寬帶隙技術，可使功率模塊尺寸變得更小，而工作電壓遠高于今天電動汽車和混動汽車動力總成的400V電壓。碳化硅二極管和晶體管的結構縮小，內部電阻隨之變低，響應速度較標準硅產品更快，實現(xiàn)電能損耗最小化，使相關器件尺寸縮小，節(jié)省空間，降低重量。

　　意法半導體事業(yè)群副總裁兼功率晶體管產品部總經(jīng)理 Mario Aleo表示：“主要整車企業(yè)和零配件一級供應商正在將碳化硅技術用于未來產品研發(fā)，發(fā)揮其在各種工作場景中總體效率高于標準硅器件的優(yōu)勢。我們的碳化硅產品性能表現(xiàn)優(yōu)異，已進入產品認證的最后階段，我們正在協(xié)助客戶準備2017年新車型發(fā)布計劃。”

　　意法半導體是業(yè)界第一批發(fā)布碳化硅高壓MOSFET的公司，早在2014年就推出了其首款1200V 碳化硅MOSFET晶體管，創(chuàng)下業(yè)內領先的200°C 額定工作溫度，讓設計人員能夠實現(xiàn)更高效、簡化的設計。

　　意法半導體采用業(yè)內最先進的制造工藝和4吋晶圓制造碳化硅二極管和晶體管。為降低制造成本，提高產品質量和產能，滿足汽車工業(yè)的需求，意法半導體正在升級改造碳化硅MOSFET晶體管和二極管的生產線，預計2016年底完成6吋晶圓制造設施升級計劃。

　　意法半導體已完成650V AEC-Q101級碳化硅二極管認證，最新的650V 碳化硅MOSFET和1200V碳化硅二極管將于2017年初完成。新一代1200V碳化硅MOSFET將于2017年底完成認證測試。

　　STPSC20065WY 650V碳化硅二極管現(xiàn)已全面量產，采用DO-247封裝，同時還提供額定電流和外觀尺寸更小的TO-220封裝。STPSC10H12D 1200V碳化硅二極管正在向大客戶提供樣片，采用TO-220AC封裝，5月開始量產，汽車級產品預計在2016年底量產，還將提供6A至20A額定電流和多種封裝選擇。

　　SCTW100N65G2AG 650V碳化硅MOSFET正在向大客戶提供樣片，采用HiP247封裝，2017年上半年進入預備量產階段。為讓開發(fā)人員實現(xiàn)更緊湊的設計，650V碳化硅MOSFET H2PAK貼裝版將于2017上半年完成認證。

　　若需進一步了解意法半導體碳化硅產品系列詳情，請訪問www.st.com/sicmos MOSFET產品網(wǎng)頁或www.st.com/auto-sic-diodes二極管產品網(wǎng)頁。

　　技術說明

　　采用意法半導體的650V SCTW100N65G2AG碳化硅MOSFET的電動/混動汽車主變頻器(頻率通常高達20kHz)，比采用同級別的IGBT的解決方案提高能效多達3%。能效的顯著提升使電池續(xù)航和自動駕駛時間更長，功率單元變得更小、更輕，對散熱要求更低。碳化硅MOSFET可降低變頻器功率損耗(中低負載高達80%)，讓設計人員能夠開發(fā)開關頻率更高的更緊湊的設計。此外，基于碳化硅的解決方案可提供穩(wěn)健性更高的內部體效應二極管，不再需要IGBT解決方案必需的續(xù)流二極管，從而進一步降低成本、空間和重量。

　　在OBC車載充電器和直流-直流轉換器等電動汽車和混動汽車系統(tǒng)中，碳化硅開關速度比標準硅產品快是其固有特性，可大幅提升開關頻率，降低無源器件的尺寸。而且，碳化硅MOSFET適用于各種拓撲，可提升設計靈活性。

　　這些技術進步有助于提升混動和電動汽車的技術水平。此外，與競爭品牌的碳化硅產品相比，意法半導體的先進制造工藝有諸多優(yōu)勢，例如在很寬的工作溫度范圍內運行穩(wěn)定性十分優(yōu)異，這意味汽車的加速性能和續(xù)航里程更加可靠。

　　意法半導體的碳化硅MOSFET采用其專有的高熱效HiP247™封裝，額定結溫創(chuàng)下200°C業(yè)內最高記錄，通態(tài)電阻溫漂很低，即使高溫時通態(tài)電阻變化也很小，有助于提升系統(tǒng)能效，降低冷卻系統(tǒng)和印刷電路板尺寸要求，簡化熱管理設計。

　　意法半導體的新650V和1200V碳化硅二極管擁有當今市面上最低的正向壓降(VF)，最大限度降低電動和混動汽車功率轉換器的耗散功率及其轉化的熱量，這些優(yōu)異的熱特性有助于進一步改進汽車的運行可靠性。