碳化硅（SiC）器件在電力電子領(lǐng)域中因其高效、高溫和高頻特性而被廣泛應(yīng)用。尤其在電動(dòng)汽車、光伏逆變器、高壓電源、工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)等對(duì)功率密度、轉(zhuǎn)換效率以及工作環(huán)境有較高要求的應(yīng)用場(chǎng)景中，碳化硅器件展現(xiàn)出了優(yōu)越的性能。為更充分地發(fā)揮碳化硅器件的優(yōu)勢(shì)，釋放碳化硅在高功率應(yīng)用中的潛力，如何處理好短路問(wèn)題成為了行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。

日前，博世汽車電子高級(jí)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師趙瑞，在行家說(shuō)“新型功率半導(dǎo)體與新能源應(yīng)用高峰論壇”上發(fā)表了“車規(guī)級(jí)SiC產(chǎn)品特點(diǎn)及短路保護(hù)”的主題演講。趙瑞重點(diǎn)介紹了博世半導(dǎo)體的功率器件產(chǎn)品，及其逆變器在短路工況下的應(yīng)用。

SiC因其自身材料特性，短路時(shí)間較短，如何更好地保護(hù)SiC模塊成為了工程師的一大難題。博世量產(chǎn)的逆變器圍繞這一問(wèn)題給出了解決方案：

趙瑞指出，博世電控通過(guò)使用博世PM6模塊（內(nèi)置博世SiC一代芯片）加博世EG120驅(qū)動(dòng)這一套“組合拳”的形式，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)上短路時(shí)間小于1.3us。

需要明確的是，tscwt短路時(shí)間是基于AQG324標(biāo)準(zhǔn)定義的。短路時(shí)間選取的基本原則遵循：在保證不發(fā)生誤觸發(fā)的前提下，短路時(shí)間越短越好。

具體可以拆分成以下幾個(gè)時(shí)間：

1ton開通時(shí)間，建議選取正常開通過(guò)程中最慢的瞬間，博世選取430ns

2tblank空白時(shí)間，包含開通時(shí)間，設(shè)計(jì)冗余和比較器延時(shí)時(shí)間，博世選取430+332=762ns

3tdelay延時(shí)時(shí)間，指驅(qū)動(dòng)器傳播延時(shí)時(shí)間，與驅(qū)動(dòng)器自身參數(shù)相關(guān)，博世驅(qū)動(dòng)器125ns

4toff 關(guān)斷時(shí)間，博世選取350ns

因此，tscwt≈762ns+125ns+350ns<1.3us。

通過(guò)在系統(tǒng)上盡可能減少短路時(shí)間，能夠更好地保護(hù)SiC芯片，減少芯片熱量積累，降低損壞風(fēng)險(xiǎn)，讓功率系統(tǒng)具有更高的可靠性和安全性。

趙瑞還介紹道，博世針對(duì)SiC的產(chǎn)品線豐富，不僅提供SiC裸片，還提供SiC單管和SiC模塊。博世的SiC裸片產(chǎn)品包含1200V與750V兩種規(guī)格，單管和模塊能夠根據(jù)整車廠、一級(jí)系統(tǒng)商對(duì)于芯片布局、電氣性能和工藝方面的需求進(jìn)行靈活定制。

對(duì)比第一代產(chǎn)品，博世第二代SiC裸片實(shí)現(xiàn)了以下改進(jìn)：

1大幅降低了高溫Rds(on)以及Rds(on)和溫度耦合系數(shù)=>提高模塊的出流能力

2降低了米勒電容=>減少串?dāng)_開通的風(fēng)險(xiǎn)

3改善了二極管開關(guān)特性=>MOSFET可以實(shí)現(xiàn)更快的開通

4芯片內(nèi)置5.5Ω Rgint=>更易于多芯片并聯(lián)及實(shí)現(xiàn)模塊降本

5更大的門級(jí)Pad尺寸=>易于門級(jí)打線

博世是碳化硅領(lǐng)域的先驅(qū)，也是全球?yàn)閿?shù)不多的生產(chǎn)和銷售自有碳化硅功率半導(dǎo)體的汽車零部件供應(yīng)商之一，具備從碳化硅研發(fā)、生產(chǎn)到檢測(cè)的全流程。憑借豐富的研究經(jīng)驗(yàn)，博世將助力客戶實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)大可靠的汽車功率系統(tǒng)。