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21 2021 Elektronik 13 LeistungshaLbLeiter Im Jahr 2010 brachte Rohm seine ersten kommerziell erhältlichen Siliziumkarbid-MOSFETs SiC auf den Markt Seitdem hat das Unternehmen diese Bauteile für den Spannungsbereich von 650 Vbis 1700 Vstetig weiterentwickelt Fünf Jahre später führte Rohm die ersten kommerziell erhältlichen SiC-MOSFETs in Trench-Technologie ein Und nun im Jahr 2021 kommt eine neue Generation von SiC-Trench-MOSFETs auf den Markt Sie soll Anwendern eine bessere Performance bieten und sich einfacher einsetzen lassen Die Bauteile werden sowohl als ungehäuste Chips zum Einsatz in Power-Modulen als auch in Gehäusen wie TO-247 TO-247-4L und TO-263-7L verfügbar sein und in Spannungsklassen von 750 Vund 1200 Verscheinen Verbesserungen auf Bauteilebene Ein Entwicklungsziel bei der vierten Generation bestand darin den f lächenspezifischen Durchlasswiderstand R DS on ∙Azu reduzieren Dadurch sinken die Durchlassverluste bei gleicher Chipfläche Bild 1 zeigt die flächenspezifischen Durchlasswiderstände der drei Generationen der SiC-MOSFETs von Rohm die kommerziell erhältlich sind Zudem verläuft der R DS ON über die Gate-Spannung U GS im Bereich zwischen +15 Vund +18 Vviel flacher sodass sich das Bauteil sowohl mit +15 Vals auch mit +18 Veinschalten lässt Neben den Durchlassverlusten konnte Rohm auch das Schaltverhalten verbessern Bild 2 zeigt die Schaltverluste für zwei SiC-MOSFETs mit einer Sperrspannung von 1200 Vund vergleichbarem R DS on bei +25 °Cim TO-247-4L-Gehäuse Mit den gewählten Konfigurationen der Gate-Ansteuerung ergeben sich sowohl beim Ausals auch beim Einschalten vergleichbare Werte beim di dt Die Ergebnisse zeigen dass für die vierte Generation die Schaltverluste um bis zu 45 Prozent sinken Die Verhältnisse der parasitären Kapazitäten der SiC-MOSFETs zueinander wurden bei der vierten Generation optimiert um unerwünschte Effekte zu minimieren Besonders hervorzuheben ist das Verhältnis von Gate-Source-Kapazität C GS zu Gate-Drain-Kapazität C GD das nun viel größer ist Folglich beeinflussen selbst sehr schnelle Spannungstransienten dU DS dt die durch Schaltvorgänge eines Kommutierungspartners in einer Halbbrücke auf den SiC-MOSFET wirken die Gate-Spannung U GS weniger Dies reduziert die Wahrscheinlichkeit dass sich der SiC-MOSFET durch positive U GS -Spitzen parasitär wieder einschaltet und dass negative Spannungsspitzen am Gate auftreten Vielfältige Simulationswerkzeuge Um das Produktportfolio zu ergänzen hat Rohm eine Reihe von Werkzeu-Bild 1 links Verbesserung des flächenspezifischen On-Widerstands R DS on ∙Afür die verschiedenen Generationen von SiC-MOSFETs von Rohm Bild 2 oben Schaltverluste für einen SiC-MOSFETs der dritten und der vierten Generation von Rohm Sperrspannung 1200 Vvergleichbarer R DS on bei +25 °C Gehäuse TO-247-4L beide Bilder Rohm Semiconductor gen geschaffen die Entwickler dabei unterstützen sollen effiziente robuste und kostengünstige Spannungswandler zu entwickeln Hierzu gehören verschiedene Simulationssysteme auf Bauteile oder Anwendungen fokussierte Evaluationskits und technische Informationen Simulationen sind wie in anderen Bereichen auch bei der Entwicklung leistungselektronischer Systeme vorteilhaft Rohm bietet verschiedene Simulationswerkzeuge die sich für unterschiedliche Phasen in der Entwicklung eignen Bild 3 Um Schaltverläufe zu untersuchen oder den Effekt parasitärer Elemente im Umfeld der Leistungshalbleiter zu betrachten eignen sich SPICE-Modelle Diese sind sowohl für Leistungshalbleiter als auch für IC-Produkte verfügbar was die Simulation der Interaktion von Komponenten wie Gate-Treibern und Leistungshalbleitern ermöglicht Zusätzlich lassen sich einfache Schaltungsbeispiele auf Basis von SIMetrix von der Webseite von Rohm herunterladen Auch ein erweitertes Portfolio von PLECS-Modellen steht bereit Außerdem gibt es den Rohm Solution Simulator eine Simulationsumgebung die auf der Webseite genutzt werden kann [1] Diese Software kann leistungselektronische Schaltungen mit Produkten des Unternehmens simulieren wobei der Kunde nur einige wenige Betriebsparameter festlegen muss Zur Verfügung stehen Simulationsschal-Bild 1 Bild 2