专栏名称: 第三代半导体产业联盟

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【会员动态】用“芯”驱动未来：中车时代半导体推出适用于轨道交通牵引变流器系统的3300V\/500A SiC混合模块

第三代半导体产业联盟 · 公众号 · · 2018-04-03 17:26

正文

当今现代电力电子应用领域，随着高频，高压，高效，小型化的应用需求，Si基功率半导体器件已经不能满足，SiC材料具有击穿电场强度高、热稳定性好、载流子饱和漂移速度高、热传导率高等特点，SiC功率半导体器件将逐成为主流应用的开关器件。

中车时代半导体推出适用于轨道交通牵引系统的 3300V/500A SiC混合模块，该模块采用自主研发的 IGBT芯片和SBD肖特基二极管，依托成熟的工艺平台，具有零反向恢复特性，可大幅降低开关损耗，提高开关频率，热阻低，热传导性好，为用户变流器紧凑型、小型化、高效能设计提供解决方案。

图 1. 3300V500A SiC混合模块

3300V/500A SiC混合模块参数：

V CES	33 00V
I C	5 00A
V CE(sat)	≤ 2.2V @25 ℃
V GE (th)	6.2 V
I CES	≤ 25mA
I GES-	-110nA
I GES+	100nA
V F	2.1V

▲ 表1. 3300V/500A SiC混合模块静态参数

关键参数	测试条件	数值
E _ON /mJ	I _C = 5 00A, V _C _C = 18 00V, V _GE = ±15V, R _G(ON) = R _G(OFF) = 4 .5Ω, Cge=100nF, T _j =150℃	1100
E _OFF /mJ		1 310
E _rec /mJ		32
Qrr / μ C	V _CC =1800V , I _F =500A d i _F /dt=1700A/μs T _j =150℃	50
Irr / A	V _CC =1800V , I _F =500A d i _F /dt=1700A/μs T _j =150℃	95

▲ 表2. 3300V/500A SiC混合模块动态参数

▲图2. 3300V/500A SiC混合模块瞬态热阻抗曲线

SiC混合模块与Si IGBT模块对比分析

3300V/500A SiC混合模块动态测试波形如下图：

▲ 图3. 3300V/500A SiC混合模块动态测试波形

▲ 图4. 3300V/500A SiC混合模块与Si IGBT模块反向恢复波形对比

▲ 图5. 3300V/500A SiC混合模块与Si IGBT模块开通波形对比

3300V/500A SiC混合模块集成了IGBT芯片与SiC SBD芯片，工作过程中两者交替开通与关断，SiC 混合模块的反向恢复时间极短，将SiC混合模块的反向恢复与IGBT模块反向恢复波形进行对比，如图4所示，SiC SBD芯片反向恢复过程中，几乎不存在反向恢复电流Ir，拖尾电流短，如表2所示，Qrr、Irr、Erec表征SBD的动态参数数值都极低，因此，对于3300V/500A SiC混合模块，反向恢复能量几乎可以忽略。

在相同的测试条件下，将 Si基IGBT模块和SiC混合模块的开关损耗数据进行对比，如表3所示。IGBT模块一次开关所产生的损耗为3280mJ，SiC混合模块一次开关产生的损耗为2090mJ，损耗约降低32.6%。

参数

测试条件

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