隨著市場需求的不斷增長，SiC MOSFET在電動(dòng)汽車中的應(yīng)用日益廣泛，已經(jīng)成為推動(dòng)電動(dòng)汽車高效能的重要技術(shù)之一。本章節(jié)主要帶你探究三菱電機(jī)的SiC MOSFET模塊在電動(dòng)汽車主驅(qū)中的應(yīng)用。

1綜述

從1997年開始三菱電機(jī)開始進(jìn)行硅基車載功率模塊的開發(fā)和量產(chǎn)。最新開發(fā)的J3系列SiC模塊搭載了三菱電機(jī)最新的溝槽柵SiC MOSFET芯片，采用壓注模封裝工藝和直接端子綁定（DLB）技術(shù)，包括T-PM，HEXA-S和HEXA-L三個(gè)封裝，為電動(dòng)汽車的主驅(qū)逆變器提供高效化、小型化和輕量化的解決方案，可以滿足不同客戶的需求。

2芯片

J3系列碳化硅模塊采用三菱電機(jī)最新一代溝槽柵SiC MOSFET芯片，如圖1所示，該芯片采用了溝槽底部p阱結(jié)構(gòu)，側(cè)壁p型柱結(jié)構(gòu)和JFET摻雜技術(shù)，在確保柵極可靠性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了低通態(tài)電阻，低開關(guān)損耗和高柵極閾值電壓。與平面柵相比，通態(tài)電阻降低了50%以上。由于柵極閾值電壓高，即使有噪音，也很難發(fā)生誤導(dǎo)通，高溫下也可以實(shí)現(xiàn)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

（1）溝槽底部p阱結(jié)構(gòu)(BPW)；（2）側(cè)壁p型柱(SP)；（3）JFET摻雜技術(shù)；

圖1：芯片橫截面示意圖

3內(nèi)部結(jié)構(gòu)及封裝

J3系列SiC模塊采用壓注模封裝工藝（硬樹脂），如圖2內(nèi)部結(jié)構(gòu)所示，既增加了抗震性，又提高了生產(chǎn)效率。功率芯片和絕緣基板的連接采用了銀燒結(jié)技術(shù)，更可靠，熱阻更低。主端子采用直接端子綁定（DLB）技術(shù)，使芯片表面溫度分布更均勻，提高了功率循環(huán)壽命。

圖2：內(nèi)部結(jié)構(gòu)

J3 T-PM如圖3所示，支持焊接安裝在散熱器（針翅底板）上，不需要額外固定配件。

圖3：T-PM

J3 T-PM支持并聯(lián)使用，可組成多樣化產(chǎn)品陣容：HEXA-S和HEXA-L。圖4為HEXA-S，尺寸（包括針翅底板）為111mm×87mm。圖5為HEXA-L，尺寸（包括針翅底板）為193mm×87mm，有助于客戶縮小逆變器體積。

圖4：HEXA-S

圖5：HEXA-L

4短路保護(hù)技術(shù)

由于SiC芯片面積小，與Si芯片對比，更易發(fā)生短路破壞。在短路時(shí)，需要比Si產(chǎn)品更快速地切斷電流。J3系列產(chǎn)品配備了短路檢測管腳（SCM），通過檢測主回路的di/dt，來控制柵極電壓（圖6）。使用SCM功能可以抑制短路電流，減小短路能量，如圖7所示。該技術(shù)使得用戶能夠更容易進(jìn)行短路保護(hù)。此外，J3系列T-PM內(nèi)部集成了DESAT二極管，用戶不需要在驅(qū)動(dòng)板上額外安裝DESAT二極管，可以幫助客戶節(jié)約布線空間，縮小驅(qū)動(dòng)板尺寸。

圖6：J3 T-PM短路保護(hù)過程

圖7：SCM短路保護(hù)波形

正文完

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三菱電機(jī)創(chuàng)立于1921年，是全球知名的綜合性企業(yè)。截止2025年3月31日的財(cái)年，集團(tuán)營收55217億日元（約合美元368億）。作為一家技術(shù)主導(dǎo)型企業(yè)，三菱電機(jī)擁有多項(xiàng)專利技術(shù)，并憑借強(qiáng)大的技術(shù)實(shí)力和良好的企業(yè)信譽(yù)在全球的電力設(shè)備、通信設(shè)備、工業(yè)自動(dòng)化、電子元器件、家電等市場占據(jù)重要地位。尤其在電子元器件市場，三菱電機(jī)從事開發(fā)和生產(chǎn)半導(dǎo)體已有69年。其半導(dǎo)體產(chǎn)品更是在變頻家電、軌道牽引、工業(yè)與新能源、電動(dòng)汽車、模擬/數(shù)字通訊以及有線/無線通訊等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。