IGBT 650 V di grado automobilistico per sistemi ausiliari

ROHM lancia la sua quarta generazione di transistor bipolari a gate isolato (IGBT) da 650 V, progettati per applicazioni di potenza automobilistiche e industriali ad alta tensione. Questa tecnologia a semiconduttore offre una commutazione e una gestione termica ottimizzate per i sistemi ausiliari dei veicoli elettrici, rivolgendosi in modo specifico ai compressori elettrici e ai riscaldatori ad alta tensione.

Applicazioni ausiliarie automobilistiche e industriali
Con lo spostamento del mercato dei veicoli elettrici verso tensioni operative più elevate, i produttori stanno adottando sempre più la tecnologia al carburo di silicio (SiC) per gli inverter di trazione ad alta potenza. Tuttavia, gli IGBT in silicio da 650 V rimangono i dispositivi di commutazione standard per i circuiti ausiliari a potenza inferiore, grazie al loro rapporto costo-efficacia e alla loro affidabilità. I casi d'uso specifici nel settore automobilistico includono l'azionamento di compressori elettrici per la climatizzazione e la gestione della distribuzione di energia nei riscaldatori ad alta tensione (HV). Negli ambienti industriali, questi transistor sono integrati in azionamenti di motori, sistemi di riscaldamento e inverter di produzione. La migliore densità di corrente consente ai progettisti di apparecchiature di ridurre l'ingombro fisico di questi moduli di potenza, risparmiando spazio prezioso nei quadri elettrici ad alta densità.

Architettura dei semiconduttori e prestazioni elettriche
Per soddisfare le contrastanti esigenze di efficienza energetica e affidabilità operativa, gli ingegneri hanno riprogettato il processo interno del componente e la struttura di terminazione dei bordi. Questa revisione strutturale aumenta la densità di corrente complessiva, riducendo al minimo sia le perdite di conduzione che quelle di commutazione. I componenti che ne derivano raggiungono una tensione di saturazione collettore-emettitore (VCE(sat)) di 1,55 V.

Nei circuiti degli inverter e dei riscaldatori, i dispositivi di potenza devono possedere una tolleranza ai cortocircuiti sufficiente a sopportare il tempo necessario ai controller di sistema per rilevare e interrompere gli eventi di sovracorrente. Nonostante il compromesso fisico tra la riduzione delle perdite di conduzione e il mantenimento della tolleranza ai cortocircuiti, la nuova architettura garantisce un tempo di tenuta al cortocircuito di 7 microsecondi a una temperatura di giunzione (Tj) di 25°C. Questo parametro previene guasti catastrofici durante i guasti elettrici. Inoltre, i dispositivi sono pienamente conformi allo standard di affidabilità automobilistica AEC-Q101.

Configurazioni di packaging e disponibilità dei componenti
La gamma iniziale di componenti comprende 12 prodotti discreti nel package TO-247N, denominati serie RGAxxTS65HR e RGAxxTS65EHR. Inoltre, sono disponibili 10 varianti "bare wafer" (wafer nudi) nell'ambito della serie SG83xxWN. La fornitura sia di package discreti che di wafer nudi introduce una flessibilità fondamentale nella catena di approvvigionamento dei semiconduttori per il settore automobilistico, consentendo ai produttori di moduli di personalizzare le proprie strategie di integrazione termica ed elettrica.

I team di ingegneria stanno sviluppando attivamente altre 12 varianti che utilizzano il package TO-247-4L. Le future fasi di sviluppo amplieranno il portafoglio con package compatti TO-263L a montaggio superficiale, dotati di funzionalità di raffreddamento lato superiore (TSC - Top-Side Cooling), per migliorare ulteriormente la dissipazione termica nei circuiti stampati ad alta densità. I package TO-247N e i wafer nudi selezionati sono attualmente disponibili attraverso le reti di distribuzione standard di componenti elettronici.

Contesto aggiuntivo
Questa sezione illustra nel dettaglio le specifiche tecniche e il benchmarking competitivo non inclusi nel comunicato stampa originale.

Il mercato degli IGBT da 650 V di grado automobilistico è altamente competitivo, caratterizzato dalla continua ottimizzazione delle architetture "trench-gate field-stop" per bilanciare le perdite di commutazione con una robusta protezione dai cortocircuiti. I semiconduttori di potenza discreti comparabili in questa classe includono la serie EDT2 di Infineon Technologies e gli IGBT trench-gate field-stop STPOWER di STMicroelectronics. I criteri di benchmark standard per questa categoria di componenti si concentrano sulla tensione di saturazione collettore-emettitore (VCE(sat)) e sul tempo di tenuta al cortocircuito (tsc). I componenti concorrenti offrono in genere una VCE(sat) compresa tra 1,50 V e 1,65 V insieme a tolleranze di cortocircuito di 5-8 microsecondi. Con una VCE(sat) di 1,55 V e una tenuta al cortocircuito di 7 microsecondi, l'architettura di quarta generazione si allinea direttamente alle specifiche di alto livello degli attuali fornitori di semiconduttori Tier 1, fornendo salvaguardie termiche ed elettriche equivalenti per i complessi ambienti automobilistici.

Edito da Aishwarya Mambet, redattrice di Induportals, con il supporto dell’IA.

www.rohm.com