Transphorm氮化鎵器件率先達到對電機驅動應用至關重要的抗短路穩(wěn)健性里程碑

新世代電力系統(tǒng)的未來，氮化鎵（GaN）功率半導體產品的全球領先供應商Transphorm, Inc.近日宣布，利用該公司的一項專利技術，在氮化鎵功率晶體管上實現(xiàn)了長達5微秒的短路耐受時間（SCWT）。這是同類產品有記錄以來首次達到的成就，也是整個行業(yè)的一個重要里程碑，證明 Transphorm 的氮化鎵器件能夠滿足伺服電機、工業(yè)電機和汽車動力傳動系統(tǒng)等傳統(tǒng)上由硅 IGBT 或碳化硅（SiC）MOSFET 提供支持的堅固型功率逆變器所需的抗短路能力 --- 氮化鎵在這類應用領域未來五年的潛在市場規(guī)模(TAM)超過 30 億美元。

該項目的開發(fā)得到了安川電機公司的支持，安川電機是Transphorm的長期戰(zhàn)略合作伙伴，同時也是中低電壓驅動器、伺服系統(tǒng)、機器控制器和工業(yè)機器人領域的全球領導者之一。與現(xiàn)有解決方案相比，氮化鎵可以實現(xiàn)更高的效率和更小的尺寸，也讓氮化鎵成為伺服系統(tǒng)應用中極具吸引力的功率轉換技術，為此，氮化鎵必須通過該領域要求的嚴格的穩(wěn)健性測試，其中最具挑戰(zhàn)性的是需要承受住短路沖擊，當發(fā)生短路故障時，器件必須在大電流和高電壓并存的極端條件下正常運行。系統(tǒng)檢測到故障并停止操作有時可長達幾微秒時間，在此期間，器件必須能承受故障帶來的沖擊。

安川電機公司技術部基礎研發(fā)管理部經理 Motoshige Maeda 說：“如果功率半導體器件不能承受短路，那么系統(tǒng)本身很可能發(fā)生故障。業(yè)界曾經有一種根深蒂固的看法，認為在類似上述重型電源應用中，氮化鎵功率晶體管無法滿足短路耐受要求。安川電機與Transphorm 合作多年，我們認為這種看法是毫無根據(jù)的。今天也證明我們的觀點是正確的。我們對Transphorm團隊所取得的成果感到興奮，并期待能展示我們的產品設計是如何受益于這一全新的氮化鎵器件特性?！?/p>

這項短路技術已在Transphorm新設計的一款15mΩ 650V 氮化鎵器件上進行了驗證。值得注意的是，在 50 kHz 的硬開關條件下，器件的峰值效率達到 99.2%，最大功率為12kW , 不僅展示了器件的優(yōu)良性能和高可靠性，也符合高溫高電壓應力規(guī)格要求。

Transphorm 聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席技術官 Umesh Mishra 表示：“標準的氮化鎵器件只能承受持續(xù)時間為幾百分之一納秒的短路，這對于故障檢測和安全關斷操作來說太短了。然而，憑借我們的cascode架構和關鍵專利技術，在不增設外部組件的情況下，Transphorm實現(xiàn)了將短路耐受時間延長至5微秒，從而保持器件的低成本和高性能特點。Transphorm了解高功率、高性能逆變器系統(tǒng)的需求，Transphorm超強的創(chuàng)新能力有著悠久的歷史沿革，我們可以自豪地說，這些經驗幫助我們將氮化鎵技術提升到新的水平，這再次證明了Transphorm在高壓氮化鎵穩(wěn)健性和可靠性的全球領先地位，在氮化鎵于電機驅動和其他高功率系統(tǒng)應用上改變現(xiàn)有局勢并扮演關鍵的角色?！?/p>

對SCWT成果的完整介紹、演示分析以及更多的相關內容，將在明年的大型電力電子會議上發(fā)表。