【導讀】近年來，為了實現“碳中和”等減輕環境負荷的目標，需要進一步普及下一代電動汽車（xEV），從而推動了更高效、更小型、更輕量的電動係統的開發。尤其是在電動汽車（EV）領域，為了延長續航裏程並減小車載電池的尺寸，提高發揮驅動核心作用的電控係統的效率已成為一個重要課題。SiC（碳化矽）作為新一代寬禁帶半導體材料，具備高電壓、大電流、高溫、高頻率和低損耗等獨特優勢。因此
，業內對碳化矽功率元器件在電動汽車上的應用寄予厚望。

羅姆第4代SiC MOSFET應用於“三合一”電橋

近日
，上汽大眾與臻驅科技聯合開發的首款基於SiC技術的 “三合一”電橋完成試製。據悉，對比現有電橋產品，這款SiC“三合一”電橋在能耗表現方麵非常搶眼，每百公裏可節約0.645kW·h電能。以上汽大眾在ID 4X車型上的測試結果為例，對比傳統的IGBT方案
，整車續航裏程提升了4.5%。由此可知，SiC電橋方案的優勢非常明顯。但作為一種新技術，SiC電控係統還存在一些開發難點，比如SiC模塊的本體設計，以及高速開關帶來的係統EMC應對難題。值得一提的是
，臻驅科技此次完成試製的“三合一”電橋采用的是羅姆第4代SiC MOSFET裸芯片，充分發揮了碳化矽器件的性能優勢。

羅姆於2020年完成開發的第4代SiC MOSFET
，是在不犧牲短路耐受時間的情況下實現業內超低導通電阻的產品。該產品用於車載主驅逆變器時，效率更高，與使用IGBT時相比
，效率顯著提升
，因此非常有助於延長電動汽車的續航裏程，並減少電池使用量，降低電動汽車的成本。

圖 | 第4代SiC MOSFET和IGBT的逆變器效率比較

羅姆第4代SiC MOSFET的獨特優勢

羅姆作為碳化矽領域的深耕者，從2000年就開始了相關的研發工作
，並在2009年收購碳化矽襯底供應商SiCrystal後，於2010年率先推出了商用碳化矽MOSFET
，目前產品涵蓋SiC SBD

、SiC MOSFET和全SiC模組，其中SiC SBD、SiC MOSFET可以裸芯片的形式供貨。羅姆在2015年發布了第3代也是第一款商用溝槽結構的SiC MOSFET產品，支持18V驅動。2020年，羅姆又推出了第4代SiC MOSFET。muqian
，bujinkegongyingluoxinpian，haikegongyingfenlifengzhuangdechanpin。fenlifengzhuangdechanpinyijingwanchenglemianxiangxiaofeidianzishebeihegongyeshebeiyingyongdechanpinxiankaifa，houxujiangzhubukaifashiyongyuchezaiyingyongdechanpin。

對比羅姆的第3代SiC MOSFET產品，第4代SiC MOSFET具有導通電阻更低的特點。根據測試結果顯示
，在芯片尺寸相同且在不犧牲短路耐受時間的前提下，羅姆采用改進的雙溝槽結構，使得MOSFET的導通電阻降低了約40％，傳導損耗相應降低。此外
，從RDS(on)與VGS的關係圖中，我們可以發現第4代SiC MOSFET在柵極電壓處於+15V和+18V之間時具有更平坦的梯度，這意味著第4代SiC MOSFET的驅動電壓範圍可拓展至15V-18V。

圖 | 第3代和第4代SiC MOSFET導通電阻測試結果示意圖

同時，第4代SiC MOSFET還改善了開關性能。通常，為了滿足更大電流和更低導通電阻的需求
，MOSFET存在芯片麵積增大、寄生電容增加的趨勢，因而存在無法充分發揮碳化矽原有的高速開關特性的課題。第4代SiC MOSFET，通過大幅降低柵漏電容（Cgd），成功地使開關損耗比以往產品降低約50％。

圖 | 第3代和第4代SiC MOSFET開關損耗測試結果示意圖

此外
，羅姆還對第4代SiC MOSFET進行了電容比的優化，大大提高了柵極和漏極之間的電容（CGD）與柵極和源極之間的電容（CGS）之比
，從而減少了寄生電容的影響。比如，可以減小在半橋中一個快速開關的SiC MOSFET施加在另一個SiC MOSFET上的高速電壓瞬變（dVDS/dt）對柵源電壓VGS的影響。這將降低由正VGS尖峰引起的SiC MOSFET意外寄生導通的可能性，以及可能損壞SiC MOSFET的負VGS尖峰出現的可能性。

支持工具

羅姆在下麵官網的SiC介紹頁麵中
，介紹了SiC MOSFET、SiC SBD和SiC功率模塊等碳化矽功率半導體的概要，同時
，還發布了用於快速評估和引入第4代SiC MOSFET的各種支持內容，供用戶參考。

SiC介紹頁麵網址： 

http://www.rohm.com.cn/products/sic-power-devices

第4代SiC MOSFET的支持內容：

❖概要介紹視頻、產品視頻

❖應用指南（產品概要和評估信息
、主驅逆變器、車載充電器
、SMPS）

❖設計模型（SPICE模型
、PLECS模型
、封裝和Foot Print等的3D CAD數據）

❖主要應用中的仿真電路（ROHM Solution Simulator）

❖評估板信息 ※如需購買評估板
，請聯係羅姆的銷售部門。

總結

綜上
，羅姆通過進一步改進自有的雙溝槽結構，使第4代SiC MOSFET具有低導通電阻
、優秀的短路耐受時間、低寄生電容、低di開kai關guan損sun耗hao等deng優you點dian。憑ping借jie高gao性xing能neng元yuan器qi件jian以yi及ji豐feng富fu的de支zhi持chi工gong具ju，羅luo姆mu將jiang助zhu力li設she計ji人ren員yuan為wei未wei來lai的de電dian力li電dian子zi係xi統tong創chuang建jian可ke行xing且qie節jie能neng的de解jie決jue方fang案an。更geng多duo詳xiang情qing，請qing查zha看kan：http://www.rohm.com.cn/products/sic-power-devices

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