東芝推出業界首款2200V雙碳化硅MOSFET模塊 助力工業設備的高效率和小型化

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8月29日，據外媒報道，9月23日東芝推出業內首款2200V雙碳化硅MOSFET模塊MG250YD2YMS3，該模塊可簡化逆變器設計并提高其功率密度，從而減小模塊體積及重量。

圖片源于東芝官網

傳統三電平逆變器（three-level inverter）開關損耗較低，這是因為開關電器的開路電壓（off-state voltage）為線電壓（line voltage）的一半。而相較于三電平逆變器，兩電平逆變器（two-level inverter）模塊數量較少，有助于設備小型化。但是，由于外加電壓（applied voltage）與線電壓一致，因此兩電平逆變器需要具有更高擊穿電壓（breakdown voltage）的半導體器件。解決上述適配問題至關重要，因為相較于傳統三電平硅（Si）IGBT逆變器，基于新器件的兩電平逆變器已實現更高的工作頻率及更低的功率損耗。

該2200V雙碳化硅MOSFET模塊的漏源電壓（VDSS）額定值為2200V，可支持漏端電流（continuous drain current）為250A，漏極電流（脈沖）（IDP）為500A的器件。該2200V雙碳化硅MOSFET模塊的隔離電壓（Visol）為4000Vrms，器件可在高達150℃的通道溫度（Tch）下工作。

該2200V雙碳化硅MOSFET模塊的傳導損耗（conduction loss）較低，漏極-源極導通電壓（傳感器）（VDS(on)sense）僅為0.7V。此外，其開關損耗實現最小化，典型的導通損耗和關斷損耗分別為14mJ和11 mJ，這意味著該模塊對熱管理的要求更低，從而可實現逆變器小型化。

該2200V雙碳化硅MOSFET模塊（MG250YD2YMS3）對漂移層（drift layer）雜質濃度和厚度進行優化，濃度與厚度之間的關聯與現有產品中，導通電阻（RDS(ON)）與絕緣擊穿電壓之間的關聯相同。這種優化措施同時也增強了模塊對宇宙射線的抗擾性，而這也正是光伏系統的重要需求。此外，該模塊在p型硅（p-base）和n基區（n-drift）之間嵌入具有箝位PN結（PN junction）的肖特基二極管（SBD），保障了模塊在反向傳導條件下的可靠性。

東芝全碳化硅模塊的開關能量損耗遠低于同類硅模塊。相比之下，新型碳化硅MOSFET模塊的頻率是傳統硅絕緣柵雙極晶體管（IGBT）的兩倍。與三電平碳化硅逆變器相比，兩電平碳化硅逆變器的損耗低37%。