link w88 Times

Tập 82, Số 6 (tháng 11 link w88 2009)

Chất bán dẫn công suất đặc biệt đóng góp vào các trường năng lượng và môi trường

• link w88 Times Vol. 82, Số 6 (tháng 11 năm 2009)(2.681kb)

Matsumoto Shun
Giáo sư, Khoa Kỹ thuật, Đại học Yamanashi, Tiến sĩ Kỹ thuật

Seki Yasukazu, Hosen Toru, Yamazoe Katsu

Những nỗ lực bảo vệ môi trường toàn cầu đang thu hút sự chú ý và tầm quan trọng của chất bán dẫn công suất, các thành phần cốt lõi của điện tử công suất, đang tăng lên. Sử dụng công nghệ IGBT "V Series" thế hệ thứ 6, chúng tôi đã thương mại hóa và phát triển hoạt động nhiệt độ cao, các mô-đun năng lượng điện áp cao và công suất lớn. Là hậu Silicon, chúng tôi đang phát triển các thiết bị bằng cách sử dụng các chất bán dẫn Bandgap rộng và phát triển các MOSFET siêu hàm. Hơn nữa, các mosfet không gian được sử dụng trong KIBO đã đạt được độ tin cậy cao và tổn thất thấp, trong khi IC kiểm soát nguồn điện đã đạt được sự tiết kiệm tiếng ồn và năng lượng thấp. Cảm biến áp lực hệ thống ống xả mới được thương mại hóa cho ô tô và điều khiển ICS cho xe hybrid.

Fujii Takeshi, Imagawa Tetsutaro, Dozawa Takayasu

Hệ thống xe hybrid đang trở nên phổ biến hơn và nhu cầu về sản lượng cao hơn và kích thước nhỏ hơn đang tăng lên. Để đáp ứng, một chip bán dẫn hỗ trợ mật độ dòng điện cao và cấu trúc làm mát hai mặt được yêu cầu, và một con chip có cấu trúc trong đó một màng mạ NI được hình thành trên điện cực bề mặt được phát triển. Chip IGBT mạ thế hệ thứ hai sử dụng cấu trúc rãnh bề mặt được tối ưu hóa và cấu trúc tế bào bề mặt, cũng như cấu trúc FS mới. Trong chip diode mạ thế hệ thứ hai, các đặc tính chuyển tiếp đã được cải thiện bằng cách tối ưu hóa cấu trúc lớp cực dương bề mặt và áp dụng các tấm faf FZ, và độ tin cậy của chip đã được cải thiện. Những cải tiến về đặc điểm này đã dẫn đến giảm kích thước chip cho IGBT và điốt, và đã có thể phù hợp với sản lượng cao hơn và thu nhỏ của hệ thống.

Tobizaka Hiroshi, Nakagawa Sho, Imai Makoto

đã phát triển IGBT Drive IC "FI009" được sử dụng trong các hệ thống chuyển đổi điện cho các phương tiện lai. Sản phẩm này có ổ đĩa 15V cho các ổ đĩa IGBT và các chức năng bảo vệ (quá nhiệt, quá dòng, giảm điện áp cung cấp năng lượng, tắt máy mềm), làm cho nó linh hoạt hơn so với các sản phẩm thông thường và hiện có sẵn trong một chip bằng cách sử dụng quy trình xử lý tốt. Sản phẩm này có thể đóng góp cho hoạt động IGBT ổn định, tránh kiệt sức trong trường hợp bất thường và thu nhỏ hệ thống. Gói là SSOP-20 và có thể không có chì. Nó cũng đảm bảo độ tin cậy cao và khả năng chịu được có thể chịu được không giám sát ở 175 ° C.

Koga Takeharu, Arita Yasuhiko, Kobayashi Takatoshi

Để đáp ứng nhu cầu thị trường của bộ biến tần công nghiệp và xe, chúng tôi đã phát triển một mô -đun IGBT công suất lớn với điện áp 3,3 kV và xếp hạng hiện tại 1,2 ka. Lần này, chúng tôi đã phát triển một mô -đun áp dụng công nghệ của các mô -đun công suất cao IGBT cho gói. So với trước khi cải thiện, độ tự cảm bên trong giảm 33%và tính đồng nhất hiện tại giữa các chất nền cách điện cũng tốt. Các thử nghiệm chu kỳ năng lượng đã được thực hiện trên mô -đun này để xác nhận rằng mô -đun có đủ dung sai. Hơn nữa, chúng tôi hiện đang phát triển 3,3 kV-1,5 ka và 3,3 kV-0.8 ka mô-đun IGBT làm dòng sản phẩm của chúng tôi.

Horie Shunta, Ogawa Shogo, Takaku Taku

Trong những năm gần đây, thị trường các nguồn năng lượng y tế như MRI và X-quang, cũng như các nguồn năng lượng cho máy hàn và máy cắt plasma đã được mở rộng. Tần số chuyển đổi của các thiết bị này nằm trong phạm vi từ 20 đến 50 kHz. Chúng tôi đã phát triển một mô-đun IGBT tốc độ cao phù hợp để sử dụng trong miền tần số chuyển đổi cao như vậy. Tổn thất chuyển đổi đã được giảm bằng cách kiểm soát nồng độ của lớp p phía sau của chip IGBT, rút ​​ngắn khoảng cách của tế bào bề mặt và tối ưu hóa sự đánh đổi cho chip FWD. Hơn nữa, bằng cách áp dụng một gói với các đặc tính tản nhiệt được cải thiện của mô-đun, sự gia tăng nhiệt độ của chip bị triệt tiêu và có thể chuyển đổi tốc độ cao.

Takahashi Kota, Yoshiwara Shinichi, Sekino Yusuke

Fuji Electric đang làm việc để tách biệt các sản phẩm bằng cách sử dụng thế hệ mới nhất của "V Series" IGBT. Các mô-đun IGBT V-Series đã đạt được các mô-đun IGBT nhỏ hơn và mật độ công suất cao hơn bằng cách giảm tổn thất chip và cải thiện sự phân tán nhiệt gói. Hơn nữa, các đặc điểm chip và gói cải thiện độ tin cậy, đảm bảo hoạt động ở 175 ° C (nhưng không liên tục). Fuji Electric cũng đang phát triển các gói mới như công suất lớn 2 trong 1 và thu nhỏ 7 trong 1, như một chuỗi V với mật độ công suất cao và độ tin cậy cao, và cũng đang hoạt động để mở rộng phạm vi lên 1.700 V.

Shimizu Naoki, Takahashi Hideaki, Kumada Keishiro

Phát triển "V Series IPM (mô -đun năng lượng thông minh)". Sản phẩm này sử dụng chip V thế hệ thứ 6 hiệu suất cao được tối ưu hóa cho IPM và IC điều khiển mới để giảm các tổn thất được tạo ra và đạt được gói nhỏ hơn. Chức năng bảo vệ ngắn mạch đã được tăng lên và tổn thất chuyển đổi đã giảm bằng cách cải thiện sự đánh đổi giữa tổn thất trạng thái ổn định và khả năng chống mạch ngắn. Hơn nữa, bằng cách tối ưu hóa IC điều khiển mới và gói, chúng tôi đã giảm thành công tổn thất bật và cải thiện tiếng ồn bức xạ. Ngoài chức năng bảo vệ thông thường, nó được trang bị một chức năng thay đổi độ rộng xung báo thức cho mỗi nguyên nhân báo động và đầu ra. Ngoài ra, bảo vệ lỗi mặt đất là có thể ngay cả trong một gói công suất nhỏ.

Onishi Yasuhiko, Oi Akihiko, Shimato Takayuki

52166_52307³"Khoảng 70% r_trên・ giảm đạt được. Đây là r_trên・ a và giá trị này vượt quá giới hạn lý thuyết của MOSFET thông thường. Hơn nữa, bằng cách tối ưu hóa cấu hình nồng độ tạp chất của cấu trúc SJ và lớp đệm loại N, điện trở Avalanche L-LOOD vượt quá dòng điện được đảm bảo.

Inoue Masanori, Kobayashi Takashi, Maruyama Atsushi

Chúng tôi đã phát triển một MOSFE năng lượng không gian cao thế hệ thứ hai có thể được sử dụng trong các tàu vũ trụ như vệ tinh. Sự khác biệt chính giữa các MOSFet đa năng là chúng có khả năng chống lại các hạt tích điện năng lượng cao và bức xạ ion hóa. Tính chất điện đã được hy sinh để đảm bảo rằng chúng có khả năng chịu đựng. Trong thế hệ thứ hai, để cung cấp dung sai cho các hạt tích điện năng lượng cao, mô hình khuếch tán trôi đã được sửa đổi để cho phép mô phỏng cơ chế. Là một biện pháp đối phó, chúng tôi đã bảo đảm SEB (kiệt sức sự kiện duy nhất) để đảm bảo sức đề kháng với SEB (kiệt sức sự kiện đơn) như một biện pháp đối phó, như một giải pháp dày hơn cho các MOSFETS không gian cấp cao hàng đầu thế giới.

Kitamura Shoji, Ichinose Masaki, Nakazawa Masato

Để đáp ứng nhu cầu về kích thước nhỏ, tổn thất thấp, hiệu quả cao và hoạt động nhiệt độ cao của nguồn điện chuyển mạch, chúng tôi đã cải thiện các loại kim loại rào cản cho điốt hàng rào schottky điện áp cao (SBD) và cách chúng được hình thành. Trong khi giảm sự gia tăng VF so với các sản phẩm hiện tại, tôi_Rcủa 1/10 trở xuống_R-SBD Series đã được phát triển. Nó làm giảm nguy cơ chạy trốn nhiệt do tổn thất ngược lại trong quá trình hoạt động ở nhiệt độ cao, đây là điểm yếu của SBD. Nhiệt độ ngã ba được đảm bảo ở 175 ° C cho phép hoạt động ổn định trong môi trường nhiệt độ cao và việc thu nhỏ tản nhiệt có thể góp phần thu nhỏ nguồn cung cấp năng lượng và gắn mật độ cao.

Pak Togang, Fujii Yutaka, Yamane Hiroki

Nhu cầu tiêu thụ năng lượng thấp hơn và các quy định tần số cao cho các thiết bị điện nói chung đang trở nên nghiêm ngặt hơn. Để tuân thủ tiêu chuẩn EPA 5.0 có hiệu quả trong Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ vào tháng 7 năm 2009, cần phải cải thiện các đặc tính tải nhẹ của ICs cung cấp năng lượng hơn trước. Fuji Electric đang làm việc để tuần tự tuần tự cảm biến ICS để chuyển đổi các nguồn năng lượng với các yếu tố khởi động tích hợp, có hiệu quả trong việc giảm mức tiêu thụ năng lượng. Chế độ hiện tại PWM-Ic "FA5592 Series" tương thích với tiêu chuẩn EPA5.0 và có các tính năng như phần tử khởi động 750 V tích hợp, cải thiện các đặc tính giảm tần số ở tải trọng ánh sáng, nhiễu EMI thấp và các chức năng bảo vệ nâng cao.

Sato Kosuke, Maruyama Hiroshi, Motoi Yasuro

Đơn vị cung cấp năng lượng yêu cầu thu nhỏ, công suất dự phòng thấp, hiệu quả cao và an toàn cao. Để đáp ứng các yêu cầu này, chế độ điện áp 8 chân PWM-IC đã được phát triển. Các tính năng chính bao gồm Xếp hạng điện áp cung cấp năng lượng tối đa tuyệt đối là 35V, chức năng công suất dự phòng thấp, chức năng bảo trì cung cấp công suất hệ thống điều khiển ở tải trọng ánh sáng, chức năng Hicup ở mức quá tải và chức năng giảm dòng không đổi. Cụ thể, do các đặc tính giảm dòng không đổi có thể đạt được với một thành phần bên ngoài nhỏ, nên nó có thể được áp dụng cho nhiều nguồn năng lượng, bao gồm các nguồn năng lượng được kết nối với tải trọng đòi hỏi các đặc tính dòng điện không đổi như pin.

Yuuzaki Jun, Chen Jian và Sakai Yasumine

Khi sự lây lan của nguồn cung cấp năng lượng, dòng điều hòa đã trở thành một vấn đề. Là một biện pháp đối phó, các mạch PFC loại bộ lọc hoạt động (Bộ sưu tập hệ số công suất) được sử dụng rộng rãi. Ngoài việc có hiệu quả cao và nhỏ gọn, các mạch PFC đã được yêu cầu cho tiếng ồn thấp và chi phí thấp. Lần này, chúng tôi đã phát triển IC điều khiển "FA5610/FA5611" cho các PFC chế độ liên tục hiện tại, rất dễ sử dụng, với hệ số nhiễu và hệ số công suất cao phân phối tần số chuyển đổi theo cách duy nhất và các biện pháp để ngăn chặn tiếng ồn trong quá trình khởi động và tải trọng và các biện pháp để giảm điện dung đầu ra trong quá trình tải.

Uematsu Katsuyuki, Tanaka Hiroko, Kato Hirofumi

Quy định phát thải cho ô tô đang thắt chặt từng năm và khi động cơ đốt trong trở nên hiệu quả hơn và khí thải thấp hơn, nhu cầu phát hiện áp lực trong hệ thống ống xả, đặc biệt là xe động cơ diesel, đang tăng lên. Fuji Electric đã phát triển một cảm biến để phát hiện áp suất hệ thống ống xả có thể chịu được môi trường khí thải có chứa các chất ăn mòn, sử dụng cảm biến áp suất bán dẫn một loại bằng cách sử dụng quy trình CMOS, có hồ sơ theo dõi đã được chứng minh cho các phép đo áp suất nạp. Cảm biến phát triển là rất₂Nó có khả năng chống ăn mòn hơn 2,5 lần thử nghiệm khí thông thường và tương thích với phát hiện áp suất tuyệt đối hoặc tương đối.

Nishimura Yoshitaka, Ohnoda Mitsukane, Momose Fumihiko

Trong thiết kế nhiệt của các bộ chuyển đổi năng lượng mà các mô -đun IGBT được áp dụng, hợp chất nhiệt có độ dẫn nhiệt thấp nhất là một yếu tố thiết kế chính. Do đó, độ dày của hợp chất nhiệt ảnh hưởng đến nhiệt độ chip IGBT. Báo cáo này mô tả phân tích FEM để tối ưu hóa độ dày của hợp chất nhiệt và các kỹ thuật được áp dụng để ổn định chất lượng trong các quy trình sản xuất hàng loạt theo kết quả. Bằng cách sử dụng mẫu mặt nạ kim loại có tính đến phân bố ứng suất, giờ đây có thể áp dụng hợp chất nhiệt cho khoảng 1/3 độ dày của hợp chất nhiệt, so với các phương pháp phủ thông thường.