Toshiba liefert erste Muster der SiC-MOSFETs für 1200 V im Bare-DieFormat aus

Toshiba Electronics Europe GmbH (“Toshiba”) hat neue 1200 V MOSFETs aus Siliziumkarbid (SiC) mit niedrigem DrainSource-Widerstand (RDS(ON)) und hoher Zuverlässigkeit entwickelt. Die Bausteine eignen sich besonders für Traktionswechselrichter, die im Automobilbereich eingesetzt werden. Sie sind ab sofort erhältlich und werden als erste Testmuster im Bare-Die-Format ausgeliefert. Somit, können Kunden sie an die spezifischen Anforderungen ihrer Anwendungen anpassen.

Der neue X5M007E120 wird nach einem Verfahren hergestellt, das den Drain-SourceWiderstand pro Fläscheneinheit um bis zu 30 % reduziert. Im Gegensatz zu bereits bestehenden Verfahren, die ein Streifenstruktur verwenden, sind bei den neuen Bausteinen die eingebetteten Schottky-Barriere-Dioden (SBDs) schachbrettarttig angeordnet, was einen niedrigeren RDS(ON) ermöglicht.

Bei vielen SiC-MOSFETs kann sich der RDS(ON) erhöhen, wenn die Body-Dioden beim Rückwärtsbetrieb beströmt werden. Das kann zu Zuverlässigkeitsproblemen führen. Die SiC-MOSFETs von Toshiba beheben dieses Problem: Sie verhindern den Betrieb der internen Body-Dioden, da die SBDs in die MOSFETs eingebettet sind. Durch diesen Ansatz wird der On-Widerstand reduziert und gleichzeitig die Zuverlässigkeit beim Rückwärtsleiten gewährleistet.

Da Elektromotoren weltweit mehr als 40 % der elektrischen Energie verbrauchen, spielt ihr effizienter Betrieb beim Thema Nachhaltigkeit eine entscheidende Rolle. Durch die Neuanordnung der SBDs in diesem Baustein wird die Bestromung der Body-Dioden unterdrückt und die obere Grenze im unipolaren Betrieb auf etwa das Doppelte erhöht, ohne dabei den SBD-Platzbedarf zu vergrößern. Darüber hinaus wurde die Kanaldichte verbessert. Diese Verbesserungen tragen zur Energieeffizienz in Anwendungen bei, auch bei Wechselrichtern zur Motorsteuerung.

Die Verringerung des Drain-Source-Widerstands RDS(ON) in einem SiC-MOSFET führt zu Überstrom während des Kurzschlussbetriebs. Durch die Verwendung einer tiefen Barriere-Struktur reduziert der X5M007E120 den Überstrom im MOSFET-Teil und den Leckstrom im SBD-Teil während des Kurzschlussbetriebs. Dies ermöglicht eine hohe Lebensdauer unter Kurzschlussbedingungen bei gleichzeitig hoher Zuverlässigkeit beim Rückwärtsbetrieb.

Der neue X5M007E120 hat eine VDSS von 1200 V und ist für einen Drainstrom (ID) von 229 A ausgelegt, mit 458 A im Pulsbetrieb (ID Pulse). RDS(ON) beträgt nur 7,2 mΩ und der Baustein kann bei Kanaltemperaturen (Tch) bis zu 175 °C betrieben werden. Die Bausteine sind nach AEC-Q100 für Automobilanwendungen qualifiziert.

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