次世代のパワー半導体として位置づけられ、実用化が急速に進んでいるシリコンカーバイド(SiC)製品は、優れたスイッチング特性と高い信頼性を提供します。ゆえにシステムに対しては、高効率、電力損失の低減、電力密度の向上、動作周波数の向上、温度動作の向上などの利点があり、システムのサイズダウンとコスト削減につながります。
パワー半導体のリーディングカンパニーであるオンセミ社は、SiC ショットキーバリアダイオードやSiC MOSFETをはじめ、様々なSiC 製品を提供しています。この記事では、オンセミ社が提供している下記4つのSiC関連製品を紹介します。
- SiC ショットキーバリアダイオード
- SiC MOSFET
- SiC MOSFET 駆動向けゲートドライバ ー
- SiC モジュール
SiC ショットキーバリアダイオード
SiCショットキーバリアダイオードは、逆回復時間がほとんどなく、温度による特性変動が小さいスイッチング特性と、最大ジャンクション温度Tj=175℃の優れた熱性能が特長です。
また従来のシリコンショットキーバリアダイオードは耐圧200V付近が限界でしたが、現在、SiCショットキーバリアダイオードは耐圧650V/1200V/1700Vの電圧値の製品があり、オンセミ社は、100デバイス以上の製品が提供可能です。
特に各社電流能力やパッケージなどを多数揃えてきている耐圧650Vの製品群において、オンセミ社は強い競争力を持っています。
SiC MOSFET
高電圧スイッチング電源アプリケーションの用途において、従来のIGBTやシリコンMOSFETに比べて、SiC MOSFETは大きな利点をもたらします。IGBTでは50kHzほどまでであったスイッチング周波数をSiC MOSFETでは1MHzほどまでの高周波スイッチング駆動を可能にします。それにより、周辺部品の小型化、低コスト化を実現します。
またSiC MOSFETは非常に堅牢であり、シリコンデバイスと比較して、サージ定格がより高く、アバランシェ能力が改善されており、より高い信頼性を提供します。さらにオンセミ社のすべてのSiC MOSFETには、自動車などのアプリケーション向けにAEC-Q101認定およびPPAP対応のオプションがあります。
オンセミ社では、現在耐圧900V/1200VのSiC MOSFETを提供しており、1200Vデバイスでは電流能力が最大103A、900Vデバイスでは最大118Aとなります。また今後さらに製品のラインナップを増やしていく予定です。
SiC MOSを駆動させるゲートドライバー~NCP51705
SiC MOSFETは高速動作を可能にしますが、その能力を十分に発揮するためには、適切なドライブ回路設計が必須となります。SiC MOSFETの性能を最大限に活用するために、SiC MOSFET駆動向けゲートドライバーNCP51705があります。
NCP51705の特長は下記です。
最大28VのVDD正電圧電源
SiC MOSFETの最小のオン抵抗RDS(ON)を達成するために、ドライバーは、オン時間中に20V〜22Vのゲート駆動振幅を提供する必要があるため、高い電圧を供給します。
ソース電流6A/シンク電流6Aの高ピーク出力電流
従来のシリコン MOSFETと同様に、ターンオンおよびターンオフ時にMOSFETの内部容量をすばやく充電/放電して、高速スイッチングを実現するために、高いピーク電流を供給します。
DESAT機能
もとはIGBTの駆動に使用する回路に由来する過電流検出機能のひとつです。わずか2個の外部部品(抵抗とダイオード)を使用するだけで実現可能であり、SiC MOSFETのドレイン-ソース電圧は、その抵抗とダイオードを経由して、DESATピンでモニターされます。
チャージポンプVEE (VEESET)機能
シンク時のマイナス電源を内蔵し、VEESETピンの接続を変えることにより、GNDから-8Vまでの4段階のマイナス電位を設定することが可能な機能です。
プログラマブル低電圧ロックアウト(UVLO) : UVSET機能
UVLOの電圧レベルを外付け抵抗により設定が可能な機能です。
SiC MOSFETの性能を最大限に活かすために、上記のような機能を持ったゲートドライバー NCP51705を合わせてご検討いただければと思います。
SiC モジュール
オンセミ社はモジュールでもさまざまな製品を取り揃えています。
1200V、80mΩのSiC MOSFETと1200V、20AのSiCダイオードを統合した2チャンネルモジュールであるNXH80B120MNQ0 や、
1200V、4mΩのSiC MOSFETのハーフブリッジのモジュールなどがあります。
また車載対応のモジュールも多数取り揃えています。
お探しのモジュール製品があるかどうか、ぜひオンセミ社のホームページにて確認ください。
オンセミ社SiCモジュール製品ラインナップ
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太陽光発電用インバーター、電気自動車 (EV) 用の車載充電器(オンボードチャージャー)、無停電電源装置 (UPS)、サーバー用電源、充電ステーションなど、要求が厳しく、高成長が期待されるさまざまな用途に向けて、シリコンMOSFETなどでは不可能だった性能を実現でき、システムのサイズとコスト削減に貢献するSiC製品についてお探しの場合は、ぜひ下記の問い合わせボタンにてお問い合わせください。
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