【产品】瑞萨新推用于电动汽车逆变器的硅基IGBT，小芯片尺寸，可将功率损耗降低10%

时间： 2022-09-01 来源：Renesas

技术问答

全球半导体解决方案供应商瑞萨电子（RENESAS）近日宣布，推出新一代Si-IGBT（硅基绝缘栅双极晶体管）器件——该产品以更小的尺寸带来更低的功率损耗。针对下一代电动汽车逆变器（EVs逆变器）应用，AE5代IGBT产品将于2023年上半年在瑞萨位于日本那珂工厂的200mm和300mm晶圆线上开始批量生产。

此外，瑞萨将从2024年上半年开始在其位于日本甲府的新功率半导体器件300mm晶圆厂加大生产，以满足市场对功率半导体产品日益增长的需求。

与当前一代AE4产品相比，用于IGBT的硅基AE5工艺可将功率损耗降低10%，这一节能技术将有助于 EV开发人员节省电池电量并增加行驶里程。新产品在保持高稳健性的同时，体积也缩小了约10%。这款全新瑞萨器件通过在低功率损耗和高稳健性的权衡中取得最佳平衡，实现了IGBT行业的性能水平。

这款硅基IGBT最大限度地减少IGBT间的参数变化，并在IGBT并联运行时带来稳定性，从而显著改善模块的性能与安全性。这些特性为工程师提供了更大灵活性，帮助其设计出能够获得高性能的小型逆变器。

瑞萨电子功率系统业务部副总裁小西胜也表示：“随着电动汽车的普及，带动了市场对汽车功率半导体需求的迅速攀升。基于我们在过去7年中汽车级功率产品制造的丰富经验，瑞萨的IGBT提供了高度可靠、稳健的电源解决方案。随着最新的器件即将投入量产，瑞萨将为未来有望快速增长的中端EV逆变器市场打造理想的功能和性价比。”

新一代IGBT（AE5）的关键特性

◆ 包含四款针对400~800V逆变器的产品：750V耐压（220A和300A）及1200V耐压（150A和200A）

◆ 在-40℃至175℃的整个工作结温（Tj）范围内性能稳定

◆ 业界高性能水平，导通电压Vce（饱和电压）为1.3V（最小化功率损耗的关键值）

◆ 电流密度比传统产品高10%，小芯片尺寸（100mm2/300A）针对低功耗和高输入电阻进行优化

◆ 通过减少对VGE（off）的参数变化至±0.5V来实现稳定的并联操作

◆ 保持反向偏置安全工作区（RBSOA），在 175℃结温下最大Ic电流脉冲为600A，在400V下具有4µs的高度稳健短路耐受时间

◆ 栅极电阻（Rg）的温度依赖性缩减50%，由此最大限度地减少高温下的开关损耗、低温下的尖峰电压和短路耐受时间，支持高性能设计

◆ 可作为裸片（晶圆）提供

◆ 能够减少逆变器的功率损失。在相同的电流密度下，与目前的AE4工艺相比功率效率提升6%，使EV能够用更少的电池行驶更远的距离

EVs的逆变器解决方案

在电动汽车中，驱动车辆的电机由逆变器控制。由于逆变器将直流电转换为电动车电机所需的交流电，IGBT等开关器件对于最大限度降低电动汽车的功耗至关重要。为了帮助开发者，瑞萨推出了xEV逆变器参考解决方案。

此款硬件参考设计结合了IGBT、微控制器、电源管理IC（PMIC）、栅极驱动器IC和快速恢复二极管（FRD）。瑞萨还提供xEV逆变器套件，作为参考设计的硬件实现。此外，瑞萨推出了一款电机参数校准工具，以及结合了电机控制应用模型与示例软件的xEV逆变器应用模型和软件。这些工具和支持程序旨在助力用户简化其软件开发工作。瑞萨还计划将新一代IGBT加入到这些硬件和软件开发套件中，以便在更小的空间内达成更卓越的电源效率与性能。

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