為助力實(shí)現(xiàn)1.5℃全球溫控目標(biāo)，富士電機(jī)以高效、小型、高可靠的IGBT與碳化硅MOSFET等為核心，專注于可再生能源和電動(dòng)車(chē)(xEV)領(lǐng)域，提供覆蓋多電壓電流應(yīng)用的功率半導(dǎo)體產(chǎn)品，為減排提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。

上圖展示了富士電機(jī)功率半導(dǎo)體產(chǎn)品與主要應(yīng)用領(lǐng)域

針對(duì)車(chē)載市場(chǎng)，富士電機(jī)敏銳把握到小型及混合動(dòng)力汽車(chē)電動(dòng)化需求的持續(xù)增長(zhǎng)，開(kāi)發(fā)了適用于該領(lǐng)域的專用功率模塊。

同時(shí)，在工業(yè)與新能源應(yīng)用方面，也布局了相應(yīng)的產(chǎn)品解決方案。

本文將聚焦于此，重點(diǎn)介紹富士電機(jī)為應(yīng)對(duì)這些趨勢(shì)的全新開(kāi)發(fā)狀況。

隨著汽車(chē)電動(dòng)化和小型化趨勢(shì)的加速，市場(chǎng)對(duì)功率模塊提出更嚴(yán)苛的小型化和低成本要求。

本次富士電機(jī)開(kāi)發(fā)的IGBT模塊“M682”，適用于50-100kW輸出容量范圍的輕型小型汽車(chē)電機(jī)設(shè)計(jì)。

M682優(yōu)勢(shì)-1  

采用Cu基板直接水冷技術(shù)的新冷卻結(jié)構(gòu)，顯著提升散熱性能，體積較同容量舊型產(chǎn)品縮小10%。

M682優(yōu)勢(shì)-2  

在相同封裝下，通過(guò)芯片尺寸與冷卻器的靈活搭配，可實(shí)現(xiàn)50kW、75kW、100kW三種輸出配置，無(wú)需對(duì)變頻器柜體和基板做重大變更就可改變變頻器輸出，實(shí)現(xiàn)小型化，大幅提升該系列產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)效率。

為降低太陽(yáng)能和風(fēng)力發(fā)電等可再生能源的發(fā)電成本，電力轉(zhuǎn)換裝置需要更低損耗、更高電流密度的功率半導(dǎo)體產(chǎn)品。

HPnC封裝額定電壓2300V All-SiC模塊

這款新型All-SiC模塊，將額定電壓2300V的SiC-MOSFET芯片安裝到HPnC封裝上制成，適用于大規(guī)模太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中用到的輸入電壓DC1500V的電力轉(zhuǎn)換裝置。

新型All-SiC模塊亮點(diǎn)-1  

在結(jié)合低開(kāi)關(guān)損耗的SiC、適于大容量的HPnC封裝后，以往必須使用耐壓1200V/1700V器件電路構(gòu)成的復(fù)雜三電平電力轉(zhuǎn)換電路，現(xiàn)在采用小型低成本的二電平電路就可實(shí)現(xiàn)。

 新型All-SiC模塊亮點(diǎn)-2  

本次新開(kāi)發(fā)的耐壓2300V的第3代SiC器件通過(guò)漂移層薄層化、溝槽微細(xì)化等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了低導(dǎo)通電阻。

新型All-SiC模塊亮點(diǎn)-3  

將SiC-MOSFET的體二極管作為FWD，無(wú)需SBD，就可擴(kuò)大芯片安裝面積，提高電流密度。

近年來(lái)，為滿足500kW左右的中規(guī)模太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，對(duì)維持電力轉(zhuǎn)換裝置柜體尺寸的前提下增加輸出功率的需求，富士電機(jī)在不改變IGBT模塊外形尺寸的前提下，將額定電流從600A提升至800A，擴(kuò)展了第7代“X系列”IGBT芯片的Standard 2-Pack“M276”系列產(chǎn)品。

Standard 2-Pack“M276”

技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式：

增大絕緣基板尺寸，優(yōu)化焊錫材料，兼顧抑制剝離和擴(kuò)大有效面積，使IGBT和FWD芯片安裝區(qū)域增加35%。

通過(guò)估算在PCS中產(chǎn)生的損耗發(fā)現(xiàn)

本次開(kāi)發(fā)的800A產(chǎn)品與舊型600A產(chǎn)品相比，性能顯著提升：

?IGBT T?和IGBT T?導(dǎo)通損耗降低28%

?總損耗降低19.8%

此外，除太陽(yáng)能PCS外，儲(chǔ)能ESS的需求也在同步增長(zhǎng)，考慮到兩者的動(dòng)作模式差異，富士電機(jī)也通過(guò)優(yōu)化芯片組合，為不同應(yīng)用提供最有特性配置。

展望未來(lái)，作為在能源與環(huán)境事業(yè)中努力實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展社會(huì)的企業(yè)，富士電機(jī)將繼續(xù)挑戰(zhàn)創(chuàng)造用于實(shí)現(xiàn)無(wú)碳社會(huì)的新產(chǎn)品和新技術(shù)，向汽車(chē)電動(dòng)化、以太陽(yáng)能和風(fēng)力發(fā)電為代表的可再生能源、其他工業(yè)及社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施等領(lǐng)域提供創(chuàng)新型關(guān)鍵器件，以實(shí)現(xiàn)能源穩(wěn)定供應(yīng)和高效運(yùn)用，并為這些領(lǐng)域做貢獻(xiàn)。