На фоне активного продвижения SiC может показаться, что традиционные кремниевые IGBT быстро теряют актуальность. На практике силовая электроника развивается иначе: карбид кремния занимает прежде всего области, где его преимущества по потерям и частоте оправдывают более высокую стоимость, а IGBT продолжают использоваться в большом числе вспомогательных и промышленных приводов. ROHM представила четвертое поколение 650-вольтовых IGBT именно для этого сегмента.
Среди целевых применений компания называет электрические компрессоры и высоковольтные нагреватели автомобилей, а также инверторы промышленного оборудования. Для части новых приборов типовое напряжение насыщения VCE(sat) снижено до 1,55 В. Этот параметр непосредственно связан с потерями в открытом состоянии: при больших токах даже десятые доли вольта превращаются в заметную тепловую мощность. ROHM также переработала структуру кристалла и краевую область, чтобы увеличить плотность тока и уменьшить как проводниковые, так и коммутационные потери.
Однако снижение потерь у IGBT связано с компромиссом по надежности при аварийных режимах. В инверторе короткое замыкание должно быть обнаружено драйвером и системой защиты до разрушения ключа. Новое поколение ROHM выдерживает короткое замыкание в течение 7 мкс при температуре перехода 25 °C. Эта цифра не означает, что защиту можно замедлить до указанного предела: реальный запас зависит от температуры, напряжения шины и конкретного режима. Но параметр дает разработчику основу для расчета времени обнаружения и безопасного отключения.
Линейка включает 12 дискретных приборов в корпусе TO-247N и десять вариантов в виде кристаллов. Токи для корпусных моделей, по данным производителя, находятся примерно в диапазоне от 35 до 88 А при температуре корпуса 100 °C, а рабочая температура перехода — от -40 до +175 °C. Часть позиций имеет встроенный быстродействующий обратный диод. Для автомобильных вариантов заявлено соответствие AEC-Q101.
ROHM уже рассматривает следующие корпуса: TO-247-4L, компактный SMD TO-263L и решения с охлаждением через верхнюю поверхность. Это показательно: конкуренция в силовой электронике идет не только на уровне материала кристалла. Корпус определяет паразитную индуктивность, удобство отвода тепла, возможности автоматизированного монтажа и плотность компоновки. Даже улучшенный кремниевый IGBT может получить дополнительный выигрыш за счет оптимизированной упаковки.
Для разработчика выбор между IGBT и SiC MOSFET по-прежнему зависит от частоты переключения, мощности, допустимых потерь, стоимости и требований к охлаждению. В тяговом инверторе преимущества SiC могут быть решающими, а в компрессоре, нагревателе или промышленном приводе на умеренной частоте экономически оправданным остается IGBT. Четвертое поколение ROHM показывает, что кремниевая технология продолжает развиваться и будет конкурировать там, где важен баланс эффективности, надежности и цены, а не максимальная частота переключения.
