Toshiba开始提供具有低导通电阻和高可靠性、用于汽车牵引逆变器的裸片1200V SiC MOSFET的试样

Toshiba Electronic Devices & Storage Corporation (“Toshiba”)开发了“X5M007E120”，这是一款用于汽车牵引逆变器[2]的裸片[1]1200V碳化硅(SiC) MOSFET，其采用的创新结构可以同时提供低导通电阻和高可靠性。供客...

Toshiba Electronic Devices & Storage Corporation (“Toshiba”)开发了“X5M007E120”，这是一款用于汽车牵引逆变器[2]的裸片[1]1200V碳化硅(SiC) MOSFET，其采用的创新结构可以同时提供低导通电阻和高可靠性。供客户评估的测试样品现已出货。

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反向导通操作期间[4]，当体二极管双极通电[3]时，普通SiC MOSFET的可靠性会因导通电阻增加而降低。Toshiba SiC MOSFET通过一种器件结构来缓解这个问题，该器件结构将肖特基势垒二极管(SBD)嵌入MOSFET以使体二极管失活，但将SBD置于芯片上会减少决定MOSFET导通电阻的通道的可用面积，并增加芯片的导通电阻。

X5M007E120中嵌入的SBD以方格图案排列，而不是通常使用的条纹图案，这种排列可有效抑制器件体二极管的双极通电，同时将单极操作的上限提高到电流面积的大约两倍，即使占用相同的SBD安装面积也是如此[5]。与条纹阵列相比，通道密度也有所提高，且单位面积的导通电阻较低，降低了约20%至30%[5]。性能的改进和低导通电阻，加上同时能够保持对反向导通操作的可靠性，将节省用于电机控制的逆变器（如汽车牵引逆变器）的能耗。

降低SiC MOSFET中的导通电阻会导致短路期间流过MOSFET的电流过大[6]，从而降低短路耐久性。增强嵌入式SBD的导通以提高反向导通操作的可靠性也会增加短路期间的电流泄漏，从而再次降低短路耐久性。新的裸片具有较深的屏障结构[7]，可在短路状态下抑制MOSFET中的过电流和SBD中的漏电流，从而提高其耐用性，同时保持对反向导通操作的出色可靠性。

用户可以对裸片进行定制以满足其特定的设计需求，并实现针对其应用的解决方案。

Toshiba预计将于2025年提供X5M007E120的工程样品，并于2026年开始量产。同时，它将探索如何进一步改进器件特性。

Toshiba将为客户提供更易用、更高性能的功率半导体，应用于能源效率至关重要的领域，例如用于电机控制的逆变器和电动汽车的功率控制系统，从而为实现脱碳社会做出贡献。

注：
[1] 未封装的芯片产品。
[2] 将电池供电的直流电转换为交流电并控制电动汽车(EV)或混合动力汽车(HEV)中电机的设备。
[3] 当正向电压施加到漏极和源极之间的pn二极管时的双极操作。
[4] 由于电路中的电流回流，电流从源极流向MOSFET漏极的操作。
[5] 与使用条纹图案的Toshiba产品相比。
[6] 与正常开关操作期间的短时导通相比，在控制电路故障等异常模式下发生长期导通的现象。需要坚固耐用，且在短路操作一定时间内不会失效。
[7] 器件结构的一个元件，用于控制由于高电压引起的高电场。它会显著影响器件的性能。

应用

• 汽车牵引逆变器

特性

• 低导通电阻和高可靠性
• 用于汽车的裸片
• 符合AEC-Q100标准
• 漏源电压额定值：VDSS=1200V
• 漏极电流(DC)额定值：ID=(229)A[8]
• 低导通电阻：
  RDS(ON)=7.2mΩ（典型值）(VGS=+18V, Ta=25°C)
  RDS(ON)=12.1mΩ（典型值）(VGS=+18V, Ta=175°C)

注
[8] 暂定值

主要规格
（Ta=25°C，除非另有说明）
部件编号				X5M007E120
封装	Toshiba封装名称			2-7Q1A
	尺寸(mm)		典型值	6.0×7.0
绝对 最大 额定值	漏源电压VDSS (V)			1200
	栅极-源极电压VGSS (V)			+25/-10
	漏极电流(DC) ID (A)			(229)[8]
	漏极电流（脉冲）ID Pulse (A)			(458)[8]
	通道温度Tch (°C)			175
电气 特性	栅极阈值电压 Vth (V)	VDS =10V, ID =16.8mA	典型值	4.0
	漏源 导通电阻 RDS(on) (mΩ)	ID =50A, VGS =+18V	典型值	7.2
		ID =50A, VGS =+18V, Ta =175°C	典型值	12.1
	正向电压 VSD (V)	ISD =50A, VGS =-5V	典型值	-1.21
	正向电压 VSD (V)	ISD =50A, VGS =-5V, Ta =175°C	典型值	-1.40
	内部栅极电阻 rg (Ω)	漏极开路， f=1MHz	典型值	3.0

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SiC功率器件

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关于Toshiba Electronic Devices & Storage Corporation

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