650-V-IGBTs in Automobilqualität für elektrische Nebenaggregate

ROHM bringt seine 650-V-Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode (IGBTs) der vierten Generation auf den Markt, die für Hochspannungs-Automobil- und Industrieanwendungen entwickelt wurden. Diese Halbleitertechnologie bietet ein optimiertes Schalt- und Thermomanagement für die Nebenaggregate von Elektrofahrzeugen, insbesondere für elektrische Kompressoren und Hochvolt-Heizer.

Anwendungen in automobilen Nebenaggregaten und der Industrie
Da sich der Markt für Elektrofahrzeuge hin zu höheren Betriebsspannungen verlagert, setzen die Hersteller bei Hochleistungs-Traktionswechselrichtern zunehmend auf Siliziumkarbid-Technologie (SiC). Aufgrund ihrer Wirtschaftlichkeit und Zuverlässigkeit bleiben 650-V-Silizium-IGBTs jedoch die Standard-Schaltbausteine für Hilfsstromkreise mit geringerer Leistung. Spezifische automobile Anwendungsfälle umfassen den Antrieb von elektrischen Klimakompressoren und die Steuerung der Energieverteilung in Hochvolt-Heizern (HV-Heizern). Im industriellen Umfeld werden diese Transistoren in Motorantriebe, Heizsysteme und Fertigungswechselrichter integriert. Die verbesserte Stromdichte ermöglicht es Konstrukteuren, den physischen Platzbedarf dieser Leistungsmodule zu reduzieren und so wertvollen Raum in kompakten Schaltschränken zu sparen.

Halbleiterarchitektur und elektrische Leistung
Um den konkurrierenden Anforderungen an Energieeffizienz und Betriebszuverlässigkeit gerecht zu werden, haben die Ingenieure den internen Prozess und die Randabschlussstruktur des Bauteils neu gestaltet. Diese strukturelle Überarbeitung erhöht die Gesamtstromdichte und minimiert gleichzeitig sowohl die Durchlass- als auch die Schaltverluste. Die resultierenden Komponenten erreichen eine Kollektor-Emitter-Sättigungsspannung (VCE(sat)) von 1,55 V.

In Wechselrichter- und Heizkreisen müssen Leistungsbausteine eine ausreichende Kurzschlussfestigkeit aufweisen, um die Zeit zu überstehen, die Systemsteuerungen benötigen, um Überstromereignisse zu erkennen und zu unterbrechen. Trotz des physikalischen Kompromisses zwischen der Verringerung der Durchlassverluste und der Aufrechterhaltung der Kurzschlussfestigkeit gewährleistet die neue Architektur eine Kurzschlussfestigkeit von 7 Mikrosekunden bei einer Sperrschichttemperatur (Tj) von 25 °C. Dieser Parameter verhindert katastrophale Ausfälle bei elektrischen Störungen. Darüber hinaus entsprechen die Bauelemente vollständig dem Automobil-Zuverlässigkeitsstandard AEC-Q101.

Gehäusekonfigurationen und Bauteilverfügbarkeit
Das anfängliche Bauteil-Sortiment umfasst 12 diskrete Produkte im TO-247N-Gehäuse, die als Serien RGAxxTS65HR und RGAxxTS65EHR bezeichnet werden. Zusätzlich sind 10 Bare-Wafer-Varianten unter der Serie SG83xxWN verfügbar. Die Bereitstellung sowohl diskreter Gehäuse als auch unmontierter Wafer bringt eine entscheidende Flexibilität in die Lieferkette für Automobilhalbleiter und ermöglicht es Modulherstellern, ihre Strategien zur thermischen und elektrischen Integration individuell anzupassen.

Entwicklungsteams arbeiten aktiv an 12 weiteren Varianten mit dem TO-247-4L-Gehäuse. Zukünftige Entwicklungsphasen werden das Portfolio um kompakte, oberflächenmontierbare TO-263L-Gehäuse mit Top-Side-Cooling-Fähigkeiten (TSC) erweitern, um die Wärmeableitung auf hochverdichteten Leiterplatten weiter zu verbessern. Die TO-247N-Gehäuse und ausgewählte Bare-Wafer sind über Standardvertriebsnetze für elektronische Bauelemente erhältlich.

Zusätzlicher Kontext
Dieser Abschnitt enthält technische Spezifikationen und Wettbewerbsvergleiche, die nicht in der ursprünglichen Pressemitteilung enthalten waren.

Der Markt für 650-V-IGBTs in Automobilqualität ist hart umkämpft und zeichnet sich durch die kontinuierliche Optimierung von Trench-Gate-Field-Stop-Architekturen aus, um Schaltverluste mit einem robusten Kurzschlussschutz in Einklang zu bringen. Zu den vergleichbaren diskreten Leistungshalbleitern dieser Klasse gehören die EDT2-Serie von Infineon Technologies und die STPOWER Trench-Gate-Field-Stop-IGBTs von STMicroelectronics. Standard-Benchmark-Kriterien für diese Bauteilkategorie konzentrieren sich auf die Kollektor-Emitter-Sättigungsspannung (VCE(sat)) und die Kurzschlussfestigkeit (tsc). Konkurrierende Komponenten bieten typischerweise eine VCE(sat) im Bereich von 1,50 V bis 1,65 V bei Kurzschlusstoleranzen von 5 bis 8 Mikrosekunden. Mit einer VCE(sat) von 1,55 V und einer Kurzschlussfestigkeit von 7 Mikrosekunden reiht sich die Architektur der vierten Generation direkt in die Spitzenspezifikationen aktueller Tier-1-Halbleiterlieferanten ein und bietet gleichwertige thermische und elektrische Schutzmechanismen für anspruchsvolle automobile Umgebungen.

Bearbeitet von Aishwarya Mambet, Induportals-Redakteurin, mit Unterstützung von KI.

www.rohm.com