罗姆第4代SiC MOSFET在电动汽车电控系统中的应用及其优势

Release time：2022-09-22
author：Ameya360
source：网络
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    引言

    近年来，为了实现“碳中和”等减轻环境负荷的目标，需要进一步普及下一代电动汽车（xEV），从而推动了更高效、更小型、更轻量的电动系统的开发。尤其是在电动汽车（EV）领域，为了延长续航里程并减小车载电池的尺寸，提高发挥驱动核心作用的电控系统的效率已成为一个重要课题。SiC（碳化硅）作为新一代宽禁带半导体材料，具备高电压、大电流、高温、高频率和低损耗等独特优势。因此，业内对碳化硅功率元器件在电动汽车上的应用寄予厚望。

    罗姆第4代SiC MOSFET应用于“三合一”电桥

    近日，上汽大众与臻驱科技联合开发的首款基于SiC技术的 “三合一”电桥完成试制。据悉，对比现有电桥产品，这款SiC“三合一”电桥在能耗表现方面非常抢眼，每百公里可节约0.645kW·h电能。以上汽大众在ID 4X车型上的测试结果为例，对比传统的IGBT方案，整车续航里程提升了4.5%。由此可知，SiC电桥方案的优势非常明显。但作为一种新技术，SiC电控系统还存在一些开发难点，比如SiC模块的本体设计，以及高速开关带来的系统EMC应对难题。值得一提的是，臻驱科技此次完成试制的“三合一”电桥采用的是罗姆第4代SiC MOSFET裸芯片，充分发挥了碳化硅器件的性能优势。

    罗姆于2020年完成开发的第4代SiC MOSFET，是在不牺牲短路耐受时间的情况下实现业内超低导通电阻的产品。该产品用于车载主驱逆变器时，效率更高，与使用IGBT时相比，效率显著提升，因此非常有助于延长电动汽车的续航里程，并减少电池使用量，降低电动汽车的成本。

罗姆第4代SiC MOSFET在电动汽车电控系统中的应用及其优势

    罗姆第4代SiC MOSFET的独特优势

    罗姆作为碳化硅领域的深耕者，从2000年就开始了相关的研发工作，并在2009年收购碳化硅衬底供应商SiCrystal后，于2010年率先推出了商用碳化硅MOSFET，目前产品涵盖SiC SBD、SiC MOSFET和全SiC模组，其中SiC SBD、SiC MOSFET可以裸芯片的形式供货。罗姆在2015年发布了第3代也是第一款商用沟槽结构的SiC MOSFET产品，支持18V驱动。2020年，罗姆又推出了第4代SiC MOSFET。目前，不仅可供应裸芯片，还可供应分立封装的产品。分立封装的产品已经完成了面向消费电子设备和工业设备应用的产品线开发，后续将逐步开发适用于车载应用的产品。

    对比罗姆的第3代SiC MOSFET产品，第4代SiC MOSFET具有导通电阻更低的特点。根据测试结果显示，在芯片尺寸相同且在不牺牲短路耐受时间的前提下，罗姆采用改进的双沟槽结构，使得MOSFET的导通电阻降低了约40％，传导损耗相应降低。此外，从RDS(on)与VGS的关系图中，我们可以发现第4代SiC MOSFET在栅极电压处于+15V和+18V之间时具有更平坦的梯度，这意味着第4代SiC MOSFET的驱动电压范围可拓展至15V-18V。

罗姆第4代SiC MOSFET在电动汽车电控系统中的应用及其优势

    同时，第4代SiC MOSFET还改善了开关性能。通常，为了满足更大电流和更低导通电阻的需求，MOSFET存在芯片面积增大、寄生电容增加的趋势，因而存在无法充分发挥碳化硅原有的高速开关特性的课题。第4代SiC MOSFET，通过大幅降低栅漏电容（Cgd），成功地使开关损耗比以往产品降低约50％。

罗姆第4代SiC MOSFET在电动汽车电控系统中的应用及其优势

    此外，罗姆还对第4代SiC MOSFET进行了电容比的优化，大大提高了栅极和漏极之间的电容（CGD）与栅极和源极之间的电容（CGS）之比，从而减少了寄生电容的影响。比如，可以减小在半桥中一个快速开关的SiC MOSFET施加在另一个SiC MOSFET上的高速电压瞬变（dVDS/dt）对栅源电压VGS的影响。这将降低由正VGS尖峰引起的SiC MOSFET意外寄生导通的可能性，以及可能损坏SiC MOSFET的负VGS尖峰出现的可能性。

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火热报名中！罗姆车载应用端的低压MOSFET和高压IGBT
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罗姆2025重点产品特辑：技术驱动·赋能未来
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　　当2025年的进度条拉满，2026年的新篇已在指尖展开。过去一年，全球半导体产业在人工智能、智能汽车与高性能计算的多元需求驱动下，技术迭代持续提速。从AI算力的爆发到高端制造的精进，从材料革新到器件升级，每一次技术迭代都在重新定义产业边界。此刻，让我们聚焦核心亮点，共同盘点这一年的“芯”意之作。　　01 SiC领航，构筑高效能源基石　　在追求理想能效的过程中，碳化硅(SiC)产品及技术是罗姆的核心引擎。2025年，罗姆推出了系列重磅产品，为光伏、电动汽车、服务器电源等关键领域提供硬核支持。　　二合一SiC模块 DOT-247　　该模块适合光伏逆变器、UPS和半导体继电器等工业设备的应用场景。　　查看新闻　　高功率密度的新型SiC模块 HSDIP20　　适用于xEV(电动汽车)车载充电器的PFC和LLC转换器等应用。　　查看新闻　　TOLL封装的SiC MOSFET：SCT40xxDLL 系列　　该产品非常适用于功率密度日益提高的服务器电源、ESS(储能系统)以及要求扁平化设计的薄型电源等工业设备。　　查看新闻　　02 MOSFET迭代，驱动汽车与AI服务器发展　　MOSFET是电力转换的基石。罗姆的MOSFET产品线实现了车载高可靠与AI服务器高效能的双轨并进，以精准的技术迭代，推动两大前沿产业的蓬勃发展。　　车载40V/60V MOSFET高可靠性小型新封装产品　　新封装产品与车载低耐压MOSFET中常见的TO-252(6.6mm×10.0mm)等封装产品相比，体积可以更小，通过采用鸥翼型引脚，提高了其在电路板上安装时的可靠性。另外，通过采用铜夹片键合技术，还能支持大电流。　　查看新闻　　适用于AI服务器的宽SOA范围5×6mm小尺寸MOSFET　　适用于采用48V电源AI服务器的热插拔电路，以及需要电池保护的工业设备电源等应用。　　查看新闻　　适用于AI服务器48V电源热插拔电路的100V功率MOSFET　　具有业界超宽SOA范围的MOSFET，并且实现了更低导通电阻，从而大幅降低了通电时的功率损耗和发热量。　　查看新闻　　更多MOSFET系列产品，点击查看　　实现业界超低导通电阻的小型MOSFET　　适用于AI服务器等高性能服务器电源的MOSFET　　03 多元布局　　赋能更广阔的应用版图　　除上述产品外，罗姆在汽车电子、工业控制及消费电子等广泛领域同样提供多款关键元器件与解决方案，以完整的产品生态支持系统创新。　　- 高精度检测与保护：金属烧结分流电阻器、高精度电流检测放大器、保护用肖特基势垒二极管，为系统提供可靠的电流感知与电路保护。　　- 智能控制与驱动：适用于Zone-ECU的高性能智能高边开关、通用电机驱动IC、三相无刷电机驱动器IC，实现更智能、更高效的功率控制与运动控制。　　- 环境感知与信号处理：搭载VCSEL的高速接近传感器、超小尺寸CMOS运算放大器、近红外LED及小型热敏打印头，实现环境感知、信号调理到信息输出的全功能覆盖。　　未来，罗姆将持续聚焦前沿技术突破，携手生态伙伴，共同推动半导体产业迈向更高能效、更广场景的下一阶段。让我们在新的一年里，继续以“芯”之力，共赴新程。
2026-01-08 14:50 reading：305
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