Báo cáo kỹ sư điện link w88

Tập 89, Số 4 (tháng 12 link w88 2016)

Chất bán dẫn công suất đặc biệt đóng góp vào quản lý năng lượng

ý định lập kế hoạch

CO gây ra sự nóng lên toàn cầu₂, các biện pháp hiệu quả là sử dụng năng lượng tái tạo như phát điện mặt trời và gió, cải thiện hiệu quả chuyển đổi năng lượng và giới thiệu các phương tiện điện khí hóa như HEV và EV. Đây là lý do tại sao công nghệ điện tử điện kiểm soát năng lượng điện. Fuji Electric đã phát triển và thương mại hóa các chất bán dẫn năng lượng góp phần thu nhỏ và hiệu quả của các thiết bị điện tử năng lượng.
Tính link w88 đặc biệt này giới thiệu các công nghệ và sản phẩm mới nhất của chất bán dẫn năng lượng của Fuji Electric.

[Liên quan đến tính năng] hy vọng sự lan truyền toàn diện của sic-mosfets

Akagi Yasufumi
​​Giáo sư, Viện Kỹ thuật, Viện Công nghệ Tokyo, Tiến sĩ Kỹ thuật

[Tình hình hiện tại và link w88 vọng] Tình hình hiện tại và link w88 vọng của chất bán dẫn điện

Fujihira Tatsuhiko, Takasen Toru, Kurihara Shunji

tiết kiệm link w88 lượng, hiệu quả cao, CO₂Là một nền tảng của các nhu cầu toàn cầu như kiểm soát khí thải, công nghệ điện tử công suất nhận ra những điều này, rất được mong đợi, và dự đoán rằng quy mô thị trường cho chất bán dẫn điện, là các thiết bị chính, sẽ mở rộng. Trong các thiết bị công nghiệp, tăng trưởng được dự kiến ​​trong các lĩnh vực năng lượng mới như phát điện mặt trời và gió, và trong các nguồn cung cấp năng lượng không bị gián đoạn như trung tâm dữ liệu. Ngoài các ứng dụng trong xe, số lượng chất bán dẫn điện được lắp đặt sẽ tăng lên khi tiến trình thiết bị điện, bao gồm cả bộ biến tần cho xe hybrid và điện, cũng như bộ chuyển đổi DC/DC, cảm biến và công tắc điện tử.
Bài viết này giới thiệu các xu hướng công nghệ trong chất bán dẫn công suất và mô tả tình trạng phát triển công nghệ của Fuji Electric.

1.2 KV Cổng rãnh SIC MOSFET

Tsuji Takashi, Iwatani Masanobu, Onishi Yasuhiko

Fuji Electric trước đây đã phát triển và thương mại hóa các mosfets cổng phẳng. Nếu MOSFET cổng phẳng bị giảm quá mức, điện trở JFE sẽ tăng và khả năng chống chống lại thấp không thể đạt được ở giới hạn lý thuyết. Mặt khác, không có vấn đề như vậy với MOSFET cổng rãnh, và kích thước càng nhỏ, có thể giảm bớt khả năng giải quyết. Do đó, chúng tôi đã phát triển MOSFET Gate SIC 1,2 kV. Ngoài việc giảm độ cao của tế bào và tối ưu hóa chiều dài kênh MOS, cấu trúc của vùng JFE đã được tối ưu hóa. Điều này làm giảm tổn thất chuyển đổi so với hệ thống thông thường và cho phép điện áp ngưỡng tăng 2,4 lần, dẫn đến giảm 48% trong khả năng chống điện.

All-SIC 2 trong 1 Mô-đun

Chonabayashi Mikiya, Otomo Yoshinori, Karasawa Tatsuya

Để nhận ra một bộ biến tần tương thích IP65 bằng bụi, không thấm nước, hiệu suất cao, nhỏ gọn, chúng tôi đã phát triển một mô-đun 2 trong 1 hoàn toàn SIC bằng các thiết bị SIC. Mặc dù các thiết bị SIC có thể giảm đáng kể tổn thất chuyển đổi so với các thiết bị SI, để sử dụng điều này, công nghệ đóng gói đáng tin cậy cao giúp giảm độ tự cảm của hệ thống dây điện bên trong mô-đun và đảm bảo hoạt động ở nhiệt độ cao. Fuji Electric đã phát triển một cấu trúc gói mới để giải quyết những vấn đề này. Biến tần tương thích IP65 làm giảm 44% mạch chính so với các bộ biến tần thông thường sử dụng các thiết bị SI.

Điện trở điện áp cao cho các mô-đun All-SIC

Hinata Yuichiro, Taniguchi Katsumi, Hori trước năm

Hiện tại, các thiết bị SIC đang trở nên phổ biến hơn ở các khu vực có điện áp khoảng 1 kV, và dự kiến ​​sẽ được áp dụng ở các khu vực có độ tin cậy cao, chẳng hạn như xe hybrid và xe điện và ở các khu vực có điện áp cao 3 đến 10 kV. Fuji Electric đã phát triển một gói với cấu trúc mới bao gồm các kết nối pin đồng và niêm phong nhựa, đạt được điện áp cao cho mô-đun All-SIC. Dựa trên kết quả mô phỏng điện trường và phân tích nhiệt, vị trí và độ dày của các điện cực trên đế cách điện được tối ưu hóa, do đó đạt được cả sự thư giãn của cường độ điện và tản nhiệt.

Điện trở nhiệt cao của nhựa niêm phong cho các mô-đun All-SIC

Nakamata Yuko, Tateoka Masaaki, Ichimura Yuji

Các thiết bị SIC có thể hoạt động ở nhiệt độ cao 200 ° C hoặc cao hơn các thiết bị SI thông thường hoạt động ở 175 ° C và sử dụng rộng rãi các thiết bị SIC, nhựa niêm phong tạo nên thiết bị năng lượng đòi hỏi phải có điện áp cao hơn. Mô-đun All-SIC, tối đa hóa hiệu suất của các thiết bị SIC, đã được xác nhận để tăng điện trở nhiệt của nhựa niêm phong bằng cách mở rộng điện trở nhiệt và cải thiện hiệu suất theo dõi, cho phép hoạt động liên tục ở 200 ° C hoặc cao hơn.

Thế hệ thứ 7 "Sê -ri" Mô -đun IGBT "Dual XT"

Yoshida Kenichi, Yoshido Shinichi, Kawabata Junya

Để đáp ứng các nhu cầu thu nhỏ, tổn thất thấp và độ tin cậy cao cho các bộ chuyển đổi năng lượng, chúng tôi đã phát triển "Dual XT" (X Series Dual XT), có dòng điện được đánh giá cao trong loạt "X Series X. X Series" thế hệ thứ 7. XT Dual x-series đã cải thiện các đặc tính của chip bán dẫn và công suất cung cấp năng lượng gói đã được cải thiện bằng cách cải thiện cấu trúc bao bì. Hơn nữa, bằng cách cải thiện điện trở chu kỳ năng lượng ΔT J và cải thiện điện trở nhiệt của gel silicon cách điện, nhiệt độ tiếp giáp T JOP = 175 ° C trong quá trình hoạt động liên tục. Đây là sản phẩm đầu tiên của ngành được đánh giá là 1.200 V/800 A với kích thước gói này.

Mô-đun RC-IGBT công nghiệp thế hệ thứ 7 "

Yamano Akio, Takahashi Misaki, Ichikawa Hiroaki

Trong những năm gần đây, đã có một nhu cầu mạnh mẽ đối với các mô -đun IGBT để được thu nhỏ, tổn thất thấp và độ tin cậy cao. Để đáp ứng điều này, Fuji Electric đã phát triển một mô-đun RC-IGBT công nghiệp bằng cách sử dụng RC-IGBT một chip (tiến hành ngược IGBT) bằng IGBT và DIODE FWD trở lại. Hơn nữa, bằng cách áp dụng và tối ưu hóa công nghệ Sê -ri X thế hệ thứ 7, tổn thất và khả năng chịu nhiệt đã giảm đáng kể và độ tin cậy cao đã đạt được. Những đổi mới công nghệ này đã đạt được dòng điện được đánh giá tăng lên, tăng mật độ năng lượng và thu nhỏ, rất khó đạt được với sự kết hợp của IGBT và FWD thông thường.

Sê -ri IPM công suất nhỏ thế hệ thứ hai

Tezuka Shinichi, Suzuki Hirohisa, Shirakawa Toru

Đối với thiết bị truyền động động cơ, các dòng IPM công suất nhỏ thế hệ thứ 2 là 20A và 30A mới được thêm vào loạt. IGBT dựa trên công nghệ chip IGBT thế hệ thứ 7 và FWD tối ưu hóa độ dày của lớp trôi và kiểm soát trọn đời, đạt được tiếng ồn thấp và tổn thất thấp, và làm giảm đáng kể sự gia tăng nhiệt độ của thiết bị. Trong việc mô phỏng tăng nhiệt độ ở mức tải tối đa trên máy điều hòa không khí đóng gói tiêu chuẩn với công suất làm mát là 14 kW, dự kiến ​​sẽ được áp dụng, nhiệt độ tăng ở mức tải tối đa của IPM công suất nhỏ thế hệ đầu tiên giảm khoảng 11 ° C, giúp tăng dòng điện đầu ra cho phép của thiết bị.

Hoạt động tốc độ cao của mô-đun năng lượng làm mát bằng nước trực tiếp thế hệ thứ 3 để sử dụng ô tô với RC-IGBT

Takashita Takuma, Inoue Daisuke, Adachi Shinichiro

Fuji Electric đã phát triển mô-đun làm mát bằng nước trực tiếp, thế hệ thứ ba để sử dụng ô tô, được trang bị RC-IGBT mỏng hơn (IGBT dẫn ngược) và có cấu trúc gói tốc độ cao. Bằng cách áp dụng RC-IGBT, có một IGBT và FWD chip, tốc độ chuyển đổi khi bật và tắt đã được tăng lên. Hơn nữa, độ tự cảm ký sinh đã giảm 50% so với các gói thông thường do RC-IGBT và tối ưu hóa bố cục bên trong. Hơn nữa, điện áp tăng áp đã giảm bằng cách sử dụng cấu trúc gói với các cặp đầu cuối PN cho mỗi ba giai đoạn. Các công nghệ này làm giảm 30% tổn thất chuyển đổi trong mô -đun thế hệ thứ ba so với mô -đun thế hệ thứ hai.

Mô-đun năng lượng làm mát bằng nước trực tiếp thế hệ thứ 3 được trang bị RC-IGBT

Sato Kenichiro, Enomoto Kazuo, Nagaba Fumio

Fuji Electric đã phát triển mô-đun năng lượng làm mát bằng nước trực tiếp, thế hệ thứ ba để sử dụng trong xe cho xe hybrid và điện. Các mô-đun công suất trong xe đòi hỏi tổn thất thấp và thu nhỏ. Áo khoác nước bằng nhôm với vây làm mát nước và nắp được tích hợp với nắp và lối vào môi trường lạnh có cấu trúc mặt bích đã được áp dụng để cải thiện sự tản nhiệt. Ngoài ra, RC-IGBT (IGBT dẫn ngược) kết hợp IGBT (bóng bán dẫn lưỡng cực cổng cách điện) và FWD (diode bánh xe miễn phí) đã được áp dụng để giảm 20% mất điện với cùng một khu vực hoạt động. Điều này đã đạt được tổn thất thấp hơn và thu nhỏ mô -đun năng lượng.

Phía xe cao 2 IP1 IPS "F5114H"

Morisawa Yuka, Tobizaka Hiroshi, Yasuda Takahiro

Trong những năm gần đây, điều khiển điện tử đã tiến triển trong lĩnh vực ô tô với các từ khóa an toàn, môi trường và tiết kiệm năng lượng. Ngoài các từ khóa này, các sản phẩm bán dẫn được sử dụng trong các hệ thống điện cũng yêu cầu thu nhỏ và độ tin cậy cao. Fuji Electric đã phát triển IPS "F5114H" 2 trong 1 phía 1 để sử dụng để sử dụng trong xe với mục đích thu nhỏ hơn nữa. Gói SSOP-12 có cùng kích thước bên ngoài với gói SOP-8 và hai chip có cùng chức năng với sản phẩm trước đó được gắn, đạt được hai kênh có cùng khu vực lắp với sản phẩm một kênh. Ngoài ra, nó sử dụng các dây có độ đáng tin cậy cao có thể được sử dụng trong môi trường nhiệt độ cao. Những điều này đã làm cho nó có thể giảm đáng kể kích thước của bộ điều khiển điện tử (ECU).

57617_57657

Tahira Keisuke, Niimura Yasushi, Minazawa Hiroshi

Đáp lại nhu cầu về hiệu quả nhiên liệu được cải thiện và thu nhỏ thiết bị chuyển đổi điện trong các phương tiện thân thiện với môi trường như xe hybrid, MOSFETS điện được yêu cầu cho các sản phẩm nhỏ, mất thấp và nhiều tiếng ồn. Fuji Electric đã phát triển và sản xuất hàng loạt loạt Super J Mos S1A để sử dụng ô tô, sử dụng cấu trúc Super Junction và đạt được các tổn thất chuyển mạch thấp và giảm tốc độ thấp. Chúng tôi đã phát triển loạt Super J MOS S2A, SJ-MOSFE thế hệ thứ hai để sử dụng ô tô, giúp giảm tổn thất dẫn truyền và cải thiện sự đánh đổi giữa các tổn thất chuyển đổi và điện áp nảy trong khi chuyển đổi tắt. Bằng cách áp dụng sản phẩm này, nó có thể đóng góp vào hiệu quả cao hơn và thu nhỏ các thiết bị chuyển đổi năng lượng.

58909_58962

Sonobe Koji, Yaguchi Yukihiro, Hojo Kota

Nguồn năng lượng chuyển đổi công suất tương đối lớn được sử dụng trong các thiết bị điện tử đòi hỏi mạch cải tiến hệ số công suất (PFC) nhằm triệt tiêu dòng sóng hài và các mạch dòng cộng hưởng LLC được sử dụng rộng rãi, có hiệu quả trong việc giảm nhiễu. Fuji Electric đã phát triển IC điều khiển PFC chế độ quan trọng "FA1A60N" và IC điều khiển cộng hưởng hiện tại LLC "FA6B20N" kế thừa các công nghệ trước đó và thêm các chức năng mới. Bằng cách kết hợp các IC này, có thể giảm chi phí hệ thống bằng cách cải thiện hiệu quả ở mức tải nhẹ trong hệ thống điện, năng lượng dự phòng thấp và giảm các thành phần cung cấp năng lượng. Hơn nữa, nó có thể được áp dụng cho các bộ điều hợp năng lượng, điều này không thể với các sản phẩm thông thường.

Super J MOS S2FD Series, thế hệ thứ 2 mất SJ-MOSFET với diode tốc độ cao tích hợp

Watanabe Shota, Sakata Toshiaki, Yamashita Chiho

Để sử dụng hiệu quả năng lượng, các thiết bị chuyển đổi năng lượng được yêu cầu phải hiệu quả hơn, và các sản phẩm nhỏ, mất thấp và nhiễu thấp được yêu cầu để cài đặt MOSFET. Cho đến nay, Fuji Electric đã phát triển các sản phẩm đã giảm độ bền và cải thiện sự đánh đổi giữa tổn thất chuyển đổi tắt và điện áp nảy, và đã sản xuất hàng loạt chúng. Lần này, chúng tôi đã phát triển "Super J MOS S2FD", một SJ-MOSFE mất thế hệ thấp thế hệ thứ hai đã được thực hiện nhanh hơn bằng cách cải thiện khả năng dung nạp phục hồi ngược và dễ sử dụng, mất mát thấp và dễ sử dụng. Bằng cách sử dụng sản phẩm này, dự kiến ​​hiệu quả của thiết bị chuyển đổi năng lượng sẽ được cải thiện và kích thước sẽ được giảm.

Giới thiệu sản phẩm mới

chữ viết tắt/nhãn hiệu

trang
đi lên trên