专辑:有助于能源管理的功率半导体-乐鱼app体育

专辑:有助于能源管理的功率半导体

为限制co2排放量,防止全球气候变暖,充分利用太阳能发电和风力发电等可再生能源,提高能源转换效率,导入hev、ev等电动汽车,都是行之有效的应对措施。其中,控制电能的电力电子技术至关重要。在与电力电子装置超小型化和提高使用效率息息相关的功率半导体领域,富士电机不断研发,并将其产品化。
本专辑将针对富士电机的功率半导体,介绍最新技术和产品。

1.2kv sic沟槽型栅mosfet

辻   崇 ? 岩谷 将伸 ? 大西 泰彦
迄今为止,富士电机致力于开发sic平面型栅mosfet,并使其产品化。平面型栅mosfet过度微细化后会增加jfet电阻,无法将低导通电阻降低至理论极限。相对而言,沟槽型栅mosfet就没有类似问题,越是微细化越可以降低导通电阻。因此,我们开发了1.2kv sic沟槽型栅mosfet。在缩小镶边网格尺寸和优化mos通道的同时,我们还优化了jfet领域的结构。由此,和以前相比,不仅实现降低了开关损耗,还使阈值电压提高了2.4倍,导通电阻降低了48%。

all-sic 2 in 1模块

蝶名林 干也 ? 大友 良则 ? 唐泽 达也
为制造出支持ip65 的防尘防水型高性能紧凑型变频器,富士电机使用sic元件,开发出了all-sic 2 in 1模块。sic元件相比si元件,可大幅降低开关损耗,但为了使用该元件,在减低模块内部的配线电感的同时,还必须运用可保证高温下运行的高可靠性封装技术。为解决这些,富士电机开发了新的封装结构。相比使用si元件的传统变频器,支持ip65的变频器使主电路的损耗降低了44%。

all-sic模块的高耐压化

日向 裕一朗 ? 谷口 克己 ? 堀  元人
现在,在耐压1kv左右的领域中不断普及的sic元件,预计将被用于混合动力汽车、电动汽车等对可靠性要求极高的领域,以及铁路等耐压3~10kv的高耐压领域中。富士电机开发了由铜柱连接和树脂密封构成的新封装结构,实现了all-sic模块的高耐压化。根据电场仿真和热分析的结果,对绝缘基板中电极的位置和厚度进行了优化,由此兼顾了电场强度的缓和和散热性。

all-sic模块用密封树脂的高耐热性化

仲俣 祐子 ? 立冈 正明 ? 市村 裕司
相比在175℃的温度下运行的传统si 元件,sic元件可在200℃以上的高温下运行,而为了将其普及,则要求构成功率元件的密封树脂具备更高的耐热性。我们确认到对于可最大限度地发挥sic元件性能的all-sic模块,通过延长耐热寿命、提升耐电痕性能等,可提高密封树脂的耐热性,实现200℃以上温度下的连续运行。

第7代“x系列”igbt模块“dual xt”

吉田 健一 ? 吉渡 新一 ? 川畑 润也
为响应电力转换装置小型化、低损耗化、高可靠性化的要求,富士电机在第7代“x系列”igbt模块中,开发出了扩大了额定电流的“dual xt”(x系列dual xt)。x系列dual xt通过改善半导体芯片的特性,减少了电力损耗,还通过改善封装结构,提升了封装的通电能力。另外,通过提升δtj 功率循环耐量和绝缘用硅胶的耐热性,实现了连续运行时接合温度tjop=175℃。这是业界首款在这一封装尺寸下,额定达到1200v/800a的产品。

第7代“x系列”产业用rc-igbt模块

山野 彰生 ? 高桥 美咲 ? 市川 裕章
近年来,igbt模块面临着小型化、低损耗化、高可靠性化的强烈需求。为响应这一需求,富士电机运用将igbt和回流二极管fwd 单芯片化的rc-igbt(reverse-conducting igbt:逆导型igbt),开发出了产业用rc-igbt 模块。同时,通过运用和优化第7 代“x系列”的技术,大幅降低了损耗和热阻,提升了可靠性。这些技术革新,扩大了额定电流,实现了高功率密度化和小型化,这是旧型igbt和fwd的组合难以实现的。

第2代小容量ipm的系列化

手塚 伸一 ? 铃木 启久 ? 白川  徹
面向电动机驱动设备,我们在产品系列中新增了额定电流20a和30a的第2代小容量ipm。igbt以第7代igbt芯片技术为基础,fwd对漂移层厚度和寿命控制进行了优化,从而实现了低干扰、低损耗化,并大幅降低了元件的温升。在设想的适用对象,即标准制冷能力为14kw的整体式空调最大负载时的温升仿真中,相比第1代小容量ipm降低了约11℃,因此,可扩大设备的允许输出电流。

搭载rc-igbt的车载用第3代直接水冷型功率模块的速度提升

高下 卓马 ? 井上 大辅 ? 安达 新一郎
富士电机开发了搭载有薄型化rc-igbt(逆导型igbt),具备速度提升封装构造的车载用第3代直接水冷型模块。通过运用将igbt和fwd单芯片化的rc-igbt,提升了开通时和关断时的开关速度。此外,通过rc-igbt和内部布局的优化,寄生电感相比旧型封装降低了50%。并且,通过采用三相分别设置pn 端子对的封装结构,降低了重叠浪涌电压。通过上述技术,与第2代模块相比,第3代模块的开关损耗减少了30%。

搭载rc-igbt的车载用第3代直接水冷型功率模块的高功能化

佐藤 宪一郎 ? 榎本 一雄 ? 长畦 文男
富士电机开发出针对混合动力汽车和电动汽车的车载用第3代直接水冷型功率模块。车载用功率模块面临着低损耗化和小型化的要求。新型模块采用了水冷散热片和罩一体化的铝制水冷套和法兰结构的冷媒出入口,改善了散热性。另外,适用了igbt(insulated gate bipolar transistor)和fwd(free wheeling diode)一体化的rc-igbt(逆导型igbt),以相同的活性面积减少了20% 的电力损耗。由此,实现了功率模块的低损耗化和小型化。

车载用高压侧型2 in 1 ips“f5114h”

森泽 由香 ? 鸢坂 浩志 ? 安田 贵弘
近年来,汽车领域中的电子控制,以安全、环境、节能为关键词不断进化。电装系统中使用的半导体产品除了这些关键词,还面临着小型化、高可靠性化的要求。富士电机为实现进一步的小型化,开发了车载用高压侧型2 in 1 ips“f5114h”。在和sop-8 封装相同尺寸的ssop-12封装中,搭载2个和旧型产品具备相同功能的芯片,以双通道实现了与单通道的产品相同的安装面积。另外,采用了高可靠性的引线,从而可在高温环境中使用。由此,可进一步实现ecu(electronic control unit)的小型化。

车载用第2代sj-mosfet“super j mos s2a系列”

田平 景辅 ? 新村  康 ? 皆泽  宏
为响应混合动力汽车等环保汽车降低油耗,以及电力转换设备小型化的要求,功率mosfet 需要小型、低损耗、低干扰的产品。富士电机采用超结结构,开发出实现了低导通电阻、低开关损耗的车载用“super j mos s1a 系列”,并投入量产。此次,富士电机又开发出降低了导通损耗,且改善了开关损耗与关断时跳变电压间的均衡关系的车载用第2代sj-mosfet“super j mos s2a系列”。本产品可为电力转换设备的高效化和小型化做贡献。

高效电源用临界模式pfc控制ic“fa1a60n”和llc电流谐振控制ic“fa6b20n”

园部 孝二 ? 矢口 幸宏 ? 北条 公太
在电子设备中使用的较大容量的开关电源中,需要抑制高次谐波电流的功率因数校正(pfc)电路,同时,可有效实现低干扰化的llc谐振电流电路已被广泛普及。富士电机在继承以往技术的基础上,追加了新功能,开发出了临界模式pfc控制ic“fa1a60n”和llc电流谐振控制ic“fa6b20n”。通过组合适用这些ic,不但提升了电源系统轻负载时的效率,还能实现低待机电力、削减电源部件,从而降低系统成本。此外,新ic还可适用于电源适配器,这是传统产品无法做到的。

内置高速二极管的第2代低损耗sj-mosfet“super j mos s2fd系列”

渡边 荘太 ? 坂田 敏明 ? 山下 千穗
为了高效利用能源,电力转换装置面临着进一步高效化的需求,而搭载于其中的功率mosfet,则需要更加小型化、低损耗和低干扰。过去,富士电机开发了降低了导通电阻,且改善了关断损耗和跳变电压的均衡关系的产品,并投入量产。此次,开发出了提升了内置二极管速度和反向恢复耐量、低损耗且使用简单的第2代低损耗sj-mosfet“super j mos s2fd系列”。使用本产品,有望提高电力转换装置的效率并实现小型化。
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