ROHM开始量产采用沟槽结构的SiC-MOSFET
R O H M 为新基建带来的功率器件和电源产品
责任编辑：王莹8 2020.9ROHM为新基建带来的功率器件和电源产品罗姆 （ROHM）1 无线基站罗姆（ROHM ）针对无线基站推出了多款解决方案，包括一系列高耐压MOSFET 和高效率DC /DC 转换器等，有助于降低功耗。
SiC MOSFET 具有高耐压、高速开关、低导通电阻的特性，即使在高温环境下也能显示出色的电器特性，有助于大幅降低开关损耗和周边零部件的小型化。
罗姆备有650 V 、1 200 V 、1 700 V SiC MOSFET 产品。
其中，第3代沟槽栅型SiC MOSFET SCT3系列有650 V 和1 200 V 的六款产品，特点是导通电阻比第2代平面型产品小50%，这使其非常适合需要高效率的大型服务器电源、UPS 系统、太阳能转换器以及电动汽车充电桩。
SCT3系列以能更大限度提高开关性能的4引脚封装（TO -247-4L ）（图1右）形式提供。
与传统3引脚封装类型相比，开关损耗最大可以减少35%，有助于在各种应用中降低功耗。
此外，与传统3引脚封装SiC MOSFET 中的栅极电压因电源终端的电感元件而下降、导致开关速度延迟不同的是，这种新型4引脚封装包含的栅极驱动器电源终端与传统电源终端分离，可更大限度减少栅极电压的下降，从而能够大幅度提高开关性能。
2 80 V工业应用罗姆的耐高压DC /DC 转换器输入电压达80 V ，输出电流达3 A ,支持广泛的工业应用。
其中，BD9G341AEFJ -LB （图2）内置80 V 耐压3.5 A 额定电流、导通电阻150 mΩ的功率MOSFET ，还通过电流模式控制方式，实现了高速瞬态响应和简便的相位补偿设定。
频率在(50～750) kHz 的范围内可变，内置低电压误动作防止电路、过电流保护电路等保护功能。
此外，可通过高精度的EN 引脚阈值进行低电压锁定，及使用外接电阻设定滞后。
图２ 罗姆耐高压ＤＣ／ＤＣ转换器ＢＤ９Ｇ３４１ＡＥＦＪ－ＬＢ3 48 V汽车、工业与基站设备此外，在罗姆高耐压、同步整流降压DC /DC 转换器产品中，BD9V101MUF -LB （图3）采用了罗姆专有的超高速控制技术——Nano Pulse Control ，开关导通时间短，使用单芯片即可从48 V 转换为3.3 V （2.1 MHz 开关频率下）。
rohm p02sct3040kr-evk-001 sic mosfet for to-247-4l
TO-247-4LHalf-Bridge Evaluation Board Operation ManualNotice ＜High Voltage Safety Precautions＞◇ Read all safety precautions before usePlease note that this document covers only the SiC MOSFET for TO-247-4L evaluation board (P02SCT3040KR-EVK-001) and its functions. For additional information, please refer to the product specification.To ensure safe operation, please carefully read all precautions before handling the evaluation boardDepending on the configuration of the board and voltages used,Potentially lethal voltages may be generated.Therefore, please make sure to read and observe all safety precautions described inthe red box below.This evaluation board is intended for use only in research and development facilities and should by handled only by qualified personnel familiar with all safety and operating procedures.We recommend carrying out operation in a safe environment that includes the use of high voltage signage at all entrances, safety interlocks, and protective glasses.User’s GuideSiC MOSFET 评估板TO-247-4L 半桥评估板 使用说明书在SiC MOSFET 等功率元器件的评估中，一般会涉及到高电压和大电流，因此要求恰当地构建其评估环境。
中低压碳化硅材料、器件及其在电动汽车充电设备中的应用示范
中低压碳化硅材料、器件及其在电动汽车充电设备中的应用示范盛况;郭清;于坤山;丁晓伟【摘要】碳化硅(SiC)电力电子器件的高压、高温和高频率特性,使其成为理想的电动汽车充电设备器件,将显著提升电动汽车充电设备的效率和功率密度.开展中低压SiC材料、器件及其在电动汽车充电设备中的示范应用,不仅有利于加快建立我国自主的碳化硅全产业链,而且有助于提高我国电动汽车充电设备的核心竞争力.%Silicon carbide (SiC) power devices have the advantages of high voltage ,high temperature and high fre-quency .It brings significant improvements in the efficiency and power density of charging piles ,and shows great po-tential in electric vehicle (EV) charging equipment .The project of "medium and low voltage SiC materials ,power devices and demonstration in electric vehicle charging equipment" will make an essential contribution to the progress of SiC industry chain in China ,as well as the core competitiveness in EV charge equipment in the future .【期刊名称】《浙江大学学报（理学版）》【年(卷),期】2016(043)006【总页数】5页(P631-634,637)【关键词】碳化硅;电动汽车;充电【作者】盛况;郭清;于坤山;丁晓伟【作者单位】浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027;浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027;北京国联万众半导体科技有限公司,北京101300;北京华商三优新能源科技有限公司,北京101106【正文语种】中文【中图分类】TN386《国务院办公厅关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见》指出，“大力推进充电基础设施建设，有利于解决电动汽车充电难题，是发展新能源汽车产业的重要保障”“坚持以纯电驱动为新能源汽车发展的主要战略取向，将充电基础设施建设放在更加重要的位置”.开展中低压SiC材料、器件及其在电动汽车充电设备中的应用示范研究，将解决电动汽车充电设备体积大、能效低、高温环境下应用可靠性低等问题，提升我国在电动汽车充电设备关键技术领域的地位，推动碳化硅电力电子技术的实用化，以实现技术升级和产学研合作双丰收，为国家的科技创新发展战略服务.2016年，科技部在国家重点研发计划“战略性先进电子材料”重点专项中布局了“SiC电力电子材料、器件与模块及在电力传动和电力系统的应用示范”项目.该项目在国内碳化硅领域掀起了一股席卷全行业的巨浪，无论是身处基础研究和技术攻关的科研人员，还是致力于产品开发和市场开拓的企业，无不深感振奋，因为，这不仅仅是一个面向技术攻关的科研项目，而且是一个包含碳化硅所有环节的全技术链，是建设我国碳化硅全产业链的重大举措.该项目不仅立足高远，在基础研究突破和关键技术攻关方面大力投入，而且重视落地，对碳化硅上下游技术链、产业链的衔接提出了更高的要求和期待.本项目由北京华商三优新能源科技有限公司牵头，该公司在充电设施开发、建设和运营方面具有扎实的科研实力和丰富的经验，已建成充电站近400座、充电桩10000个.截至2015年，该公司已获授权专利33项，软件著作权3项，其中项目“电动汽车充电基础设施关键技术与工程应用”获得了2015年中国汽车工业科学技术一等奖。
罗姆首家量产采用沟槽结构SiC—MOSFET
龙源期刊网
罗姆首家量产采用沟槽结构SiC—MOSFET 作者：万林
来源：《中国电子报》2015年第44期
本报讯罗姆公司（ROHM）近日开发出采用沟槽结构的SiC-MOSFET，并已建立起了完备的量产体制。
与已经在量产中的平面型SiC-MOSFET相比，同一芯片尺寸的导通电阻可降
低50%，这将大幅降低太阳能发电用功率调节器和工业设备用电源、工业用逆变器等所有相关设备的功率损耗。
另外，此次开发的SiC-MOSFET计划将推出功率模块及分立封装产品，目前已建立起了
完备的功率模块产品的量产体制。
今后计划还将逐步扩充产品阵容。
近年来，在全球范围寻求解决供电问题的大背景下，涉及到如何有效地输送并利用所发电力的“功率转换”备受关注。
SiC.功率器件作为可显著减少这种功率转换时的损耗的关键器件而备受瞩目。
ROHM -直在进行相关产品研发，于2010年成功实现SiC-MOSFET的量产，并在
持续推进可进一步降低功率损耗的元器件开发。
SiC-碳化硅-功率半导体介绍
7
SiC
Si
SiC在高频下也工作
100
200
300
400
频率（kHz)
使用SiC功率半导体 重量 0.72kg
50mm 40mm
PFC电路 SiC-SBD的优点
SiC-SBD 优点
PFC电路：升压+直流 化
電圧 [V] 電圧 [V]
SiC-SBD
200
1000
Di 電流
160
Di 電圧
800
120
600
80
400
40
200
0
0
-40
-200
-80 0
-400
100
200
300
400
時間 [nsec]
顺⇒逆 切换时的过渡电流大幅消减
恢复损失1/10！
SiC-SBD的使用可以使PFC电路高速化。⇒ 使扼流线圈小型化 。
PFC电路：升压+直流化
Confidential 5
电流 电压 Main电路：SW电源
+ IC
IC
電流 [A] 電流 [A]
Si-FRD
200
Di 電流
160
Di 電圧
1000
V
800
120
600
80 I
40
损失 400200来自00-40
-200
-80 0
100
200
300
時間 [nsec]
-400 400
Infineon・・・量产中 CREE（ Nihon Inter ）・・・量产中 STMicro・・・量产中 新日本无线・三菱等・・・准备量产
何谓全SiC功率模块？
何谓全SiC功率模块？
SiC功率元器件大家都不会陌生，但是许多粉丝反应有些技术点还一知半解。
ROHM君特地搬运来相关知识点，从最基础的介绍到终极使用方法应有尽有，无论您是小白还是“老司机”，一样可以温故而知新。
今天ROHM君来介绍一下完全由SiC功率元器件组成的“全SiC功率模块”。
本文想让大家了解全SiC功率模块具体是什幺样的产品，都有哪些机型。
之后计划依次介绍其特点、性能、应用案例和使用方法。
何谓全SiC功率模块
罗姆在全球率先实现了搭载罗姆生产的SiC-MOSFET和SiC-SBD的“全SiC功率模块”量产。
与以往的Si-IGBT功率模块相比，“全SiC”功率模块可高速开关并可大幅降低损耗。
关于这一点，根据这之前介绍过的SiC-SBD和SiC-MOSFET的特点与性能，可以很容易理解。
目前，罗姆正在量产的全SiC功率模块是二合一型模块，包括半桥型和升压斩波型两种。
sic 沟槽 mosfet
sic 沟槽 mosfetSiC沟槽MOSFET是一种基于碳化硅（Silicon Carbide）材料的金属氧化物半导体场效应晶体管。
它具有许多优点，比如高温工作能力、低开关损耗和低导通损耗等。
本文将详细介绍SiC沟槽MOSFET 的原理、特点及应用。
一、SiC沟槽MOSFET的原理SiC沟槽MOSFET是一种三端器件，由源极、漏极和栅极组成。
它的工作原理基于沟道的形成和控制。
当栅极施加正向偏置电压时，栅极和源极之间形成一个PN结，沟道中的电子被栅极电场吸引而形成导电通道。
通过调节栅极电压，可以控制沟道的导电性能，从而实现开关控制。
二、SiC沟槽MOSFET的特点1. 高温工作能力：由于碳化硅材料的特殊性质，SiC沟槽MOSFET 可以在高温环境下正常工作。
这使得它在一些特殊应用中具有独特的优势，比如航空航天、汽车电子和能源领域等。
2. 低开关损耗：SiC沟槽MOSFET具有较低的开关损耗，可以有效降低功率电子系统的能耗。
这对于一些对能效要求较高的应用来说非常重要，比如新能源发电和电动汽车等。
3. 低导通损耗：SiC沟槽MOSFET的导通损耗较低，可以提高系统的效率和稳定性。
它在高频应用中表现出色，比如通信设备和无线电频段的功率放大器等。
4. 快速开关速度：SiC沟槽MOSFET具有优异的开关速度，可以实现快速的开关操作。
这对于一些需要频繁开关的应用非常关键，比如电力电子变换器和电机驱动系统等。
三、SiC沟槽MOSFET的应用1. 新能源发电：SiC沟槽MOSFET可以应用于太阳能和风能等新能源发电系统中，用于实现高效的能量转换和控制。
它可以提高发电系统的效率和稳定性，减少能量损耗。
2. 电动汽车：SiC沟槽MOSFET可以应用于电动汽车的电力传动系统中，用于控制电机的启停和调速。
它具有低损耗和高温工作能力，可以提高电动汽车的续航里程和动力性能。
3. 工业自动化：SiC沟槽MOSFET可以应用于工业自动化系统中，用于实现高效的电能传输和控制。
第三代半导体SIC MOSFET 碳化硅MOS管产品应用介绍,国产替换：罗姆 ROHM-科锐 CERR
32A
16A
200～450V
20A
10A
6.6kw
85～265V
3.3kw
95%
300X210X78mm
116X180X295mm
水冷 6.5kg -40℃～+80℃ 5%～95% CAN
15kW特种移动充电机
工作电压 额定输入电流
功率因素 THD
输出电压范围 输出功率 稳定精度 最高效率
本体尺寸（宽X深X高） 工作温度 湿度 冷却方式 通讯方式 保护功能
TO268-7L ASC100N650MB ASC50N650MB ASC30N650MB ASC15N650MB ASC60N900MB ASC30N900MB ASC20N900MB ASC60N1200MB ASC30N1200MB
Bare Chip ASC100N650MB ASC50N650MB ASC30N650MB ASC15N650MB ASC60N900MB ASC30N900MB ASC20N900MB ASC60N1200MB ASC30N1200MB
主要应用：高频/高压/高功率电源 产品特性：
● 新能源车充电：EV Charging
● 塑封品结温175°C ，最高芯片结温高达300°C
● 高压逆变应用： DC/DC Converters ● 优良品质因子FOM，适合高频应用
● 功率因素校正电源：PFC
● 高电压应用下具有低导通损耗
● 电机驱动：Motor Drives
● 导通特性正温度特性，易并联驱动
SiC MOSFET产品系列：
Vds 650V
900V 1200V
Rdson 20mohm 50mohm 100mohm 200mohm 30mohm 60mohm 100mohm 40mohm 80mohm
半导体行业替代品及互补产品分析(中元智盛)
北京中元智盛市场研究有限公司半导体行业替代品及互补产品分析(最新版报告请登陆我司官方网站联系)公司网址: 目录半导体行业替代品及互补产品分析 (3)第一节半导体行业替代品分析 (3)一、替代品种类 (3)二、主要替代品对半导体行业的影响 (3)三、替代品发展趋势分析 (4)第二节半导体行业互补产品分析 (5)一、行业互补产品种类 (5)二、主要互补产品对半导体行业的影响 (5)三、互补产品发展趋势分析 (5)半导体行业替代品及互补产品分析第一节半导体行业替代品分析一、替代品种类随着晶片制造的成本与复杂度不断提高，使得2014年成为半导体产业整并以及寻找替代性技术创记录的一年。
在日前于美国加州举行的IEEE S3S大会上，举会的工程师们不仅得以掌握更多绝缘上覆矽（SOI）、次阈值电压设计与单晶片3D整合等新技术选择，同时也听说了有关产业重组与整并的几起传闻。
资金成本较低正为所有的产业掀起并购浪潮，而晶片制造成本和复杂度的增加更助长了半导体产业的并购。
目前制造一个20nm晶片的成本约需5300万美元，较制造28nm晶片成本所需的3600万美元更大幅提高，预计到了16/14nm 节点时还将出现另一次跃升的高成本。
14/16nm FinFET制程节点象征着产业今后发展的主流方向，但完全耗尽型（FD）和极薄的SOI制程也有机会，有些对成本敏感的行动晶片由于考虑到成本将会避免采用14nm和10nm FinFET制程，而且时间可能长达4至6年。
SOI可说是为其提供了另一种替代方案，它能以接近28nm聚合物电晶体的成本，达到20nm bulk电晶体的性能，不过在市场压力下所有的bulk电晶体成本还会进一步下降。
SOI替代技术在未来三年中占据约10%的代工业务比重。
进入21世纪以来，随着摩尔定律的失效大限日益临近，寻找半导体硅材料替代品的任务变得非常紧迫。
在多位选手轮番登场后，有两位脱颖而出，它们就是氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）——并称为第三代半导体材料的双雄。
深入分析了650V和1200V第三代沟槽MOSFET
深入分析了650V和1200V第三代沟槽MOSFET
罗姆（ROHM）650V和1200V碳化硅（SiC）MOSFET中的沟槽（Trench）技术据麦姆斯咨询介绍，碳化硅（SiC）与目前主流的硅基功率半
导体器件相比，切换损耗小、耐压性强、在高温下也能拥有优异的电子特性。
因此，很多厂商生产碳化硅产品，例如Cree、Microsemi、Infineon、ROHM 等。
碳化硅器件市场前景看好，预计2017~2021年复合年增长率（CAGR）
高达31%。
由于汽车和工业应用的拓展，预计2023年碳化硅器件市场将超过15亿美元。
硅基IGBT和碳化硅MOSFET的切换损耗对比ROHM是碳化硅MOSFET 分立器件和模组领域第二大公司，提供650V~1700V范围内各种产品。
在商
业化碳化硅生产后仅七年时间，ROHM推出了沟槽式碳化硅MOSFET，成为全球第一家量产此类产品的厂商。
该产品系列基于ROHM专有的双沟槽设计，包括栅极沟槽和源极沟槽。
这种设计相对于平面碳化硅器件，将导通电阻（Rdson）减小了近一半；并且相对于具有相同电压的硅基IGBT，电流密度
增加了近五倍。
ROHM第三代碳化硅MOSFET特点（相比第二代）ROHM第三代设计应用于650V和1200V产品之中，包括分立或模组封装。
本报告深入分析了
650V和1200V第三代沟槽MOSFET，并利用光学显微镜和扫描电镜研究复
杂的碳化硅沟槽结构。
基于内置SiC-MOSFET的AC
基于内置SiC-MOSFET的AC/DC准谐振变换器研制王贵刚 王恒 李雪 张希玉(航天深拓(北京)科技有限公司 北京 100176)摘要：该文首先阐述了BM2SC12xFP2-LBZ的软开关、过流保护等基本功能，然后基于此芯片设计了一款反激变换器，该文简单介绍了变压器、过流检测和过流保护点等关键参数的设计过程，最后通过实验测试论证变换器工作于准谐振状态，变换器的效率可达到90%以上。
相比于其他软开关的控制策略，该变换器控制策略相对简单，使用元器件数量少，易于设计实现。
关键词：BM2SC12xFP2-LBZ 反激变换器 准谐振 高效率中图分类号：TN45文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2023)10-0029-06Development of AC/DC Quasi-resonant Converter Based onBuilt-in SiC-MOSFETWANG Guigang WANG Heng LI Xue ZHANG Xiyu(Aerospace Shentuo (Beijing) Technology Co., Ltd., Beijing, 100176 China)Abstract:This paper first expands the basic functions of BM2SC12xFP2-LBZ, such as soft switching and over‐current protection. Then it designs a flyback converter based on this chip, and briefly introduces the design process of key parameters such as transformers, overcurrent detection and overcurrent protection points. At last, it proves that the converter works in the quasi-resonant state by experimental measurement, and that the efficiency of the converter can reach more than 90%. Compared with the control strategies for other soft switches, the control strat‐egy for this converter is relatively simple, uses a small number of components, and is easy to design and implement. Key Words: BM2SC12xFP2-LBZ; Flyback converter; Quasi-resonance; High efficiencyBM2SC12xFP2-LBZ系列芯片是一款内置MOSFET 的集成电路[1]，该电路将开关管及其控制电路集成于芯片中，功率变换器设计相对简单，元器件数量少；芯片功能丰富，可实现准谐振、过温控制，特别适合于AC/DC 变换器的应用。
再等二十年？—业界第五代深掩蔽SiCTrenchMOSFET研发布局初探
再等二十年？—业界第五代深掩蔽SiCTrenchMOSFET研发布局初探一个碳化硅芯片业余爱好者的学习笔记。
文献整理，业界新闻，偶有所得，天马行空。
本公众号属于个人学习笔记，仅为个人业余兴趣爱好，不涉及任何商业目的。
文中如果有引用不规范的地方敬请见谅。
有人的爱好是养花养草唱歌钓鱼，也有人喜欢写Twiter博客抖音，我最近几年，喜欢周末偶尔读点书刷刷paper，看看前沿方向材料和器件技术发展，然后一本正经的胡说八道。
题记：做点有趣的事，做个有趣的灵魂。
总有人留言问为啥最近笔记总研究沟槽结构，啥时候研究研；究平面MOSFET，这咋说呢！我决定去画个图，以后只要聊沟槽就把这张图带着。
一看就明白那种。
不上主驱的1200V SiC MOSFET研发纯粹耍流氓！？不对哦，只要够便宜，OBC里也能用那么一两颗。
例如，如果Rohm的第五代深掩蔽碳化硅双沟槽MOS才能安心上主驱，这个结构是2021年8月才申请，20年后才过期。
那咱们是要再等二十年？扯蛋完了，聊点技术发展布局。
现在业界在布局研发第五代沟槽结构的，主要有三家：1. 英飞凌半包第五代沟槽专利申请时间：2021年预计过期时间：19年；(补充Infenion半包沟槽基本结构过期时间：剩余17.5年；但明明是2016年推出半包沟槽器件啊！）这个看图就行。
图里画了好几级台阶沟槽，但实际制作器件，要个两级或三级足够了(✪▽✪)注意：相比前一代器件结构，实际设计不需要额外增加Mask…（此处省略一万字）2. 日本 Rohm第五代双沟槽专利申请时间：2021年8月预计过期时间：19.2年；(补充双沟槽基本结构过期时间：剩余6.5年；但明明是2015年推出双沟槽器件啊！）这个看图就行。
图里画了双沟槽咋看起来有点像台阶沟槽呢？还有，这特么在硅IGBT里很像有搞过啊？！上哪说理去！(✪▽✪)那么，日本罗姆准备在哪里开发第五代双沟槽呢？！第三代，双沟挤挤1微米；2.5MV/cm;第四代，双沟再挤挤，沟槽间距700nm；2.3MV/cm;第五代，双沟还挤挤，500nm；1.8MV/cm;离英飞凌半包第一代差不远了。
一种sic沟槽mosfet及其制造工艺
一种sic沟槽mosfet及其制造工艺一种SIC沟槽MOSFET及其制造工艺简介•SIC沟槽MOSFET是一种新型的金属氧化物半导体场效应晶体管。
•本文将介绍SIC沟槽MOSFET的特点以及其制造工艺。
特点1.高温性能优异–SIC沟槽MOSFET具有出色的高温工作能力。
–能够在高温环境下提供稳定且可靠的工作性能。
2.低损耗–与传统MOSFET相比，SIC沟槽MOSFET具有更低的导通电阻和更低的开关损耗。
–在高频率和高压应用中，具备更高的效率和更低的能量损耗。
3.高电压承受能力–SIC沟槽MOSFET能够承受较高的电压，适用于高压应用。
–在功率电子设备和电力系统中具有广泛的应用前景。
4.快速开关速度–SIC沟槽MOSFET具有较短的开关时间，能够实现快速开关操作。
–适用于要求高响应速度的应用场景，如电力变换器和开关模式电源。
制造工艺1.衬底制备–使用硅碳化物材料作为衬底材料。
–利用金属有机化学气相沉积（MOCVD）或物理气相沉积（CVD）技术，在衬底上生长单晶硅碳化物薄膜。
2.沟槽制造–采用光刻和等离子刻蚀技术，在硅碳化物薄膜上制作出所需的沟槽结构。
–沟槽的形状、尺寸和间隔根据设计要求进行优化。
3.介电层和栅极制备–在沟槽结构上沉积高质量的氧化物作为介电层。
–利用物理气相沉积或磁控溅射技术，在介电层上制备栅极。
4.接触制备–利用电子束蒸发或物理气相沉积技术，在栅极上制备金属接触层。
–接触层用于与外部电路的连接，确保电流的顺利流动。
结论•SIC沟槽MOSFET具有高温性能优异、低损耗、高电压承受能力和快速开关速度等特点。
•利用特定的制造工艺，可以生产出高质量的SIC沟槽MOSFET。
•这种新型晶体管在电力系统和功率电子设备中有广泛的应用前景，并在提高能量效率和减少损耗方面发挥重要作用。
应用领域•电力系统：SIC沟槽MOSFET可以用于电力变换器、逆变器和电压调节器等设备。
•汽车电子：由于具有高温性能和低损耗特点，SIC沟槽MOSFET被广泛应用于电动汽车充电器和驱动控制系统。
用SiC打造节能可持续系统——SiC在光伏和车载领域的应用
用SiC 打造节能可持续系统—SiC 在光伏和车载领域的应用・罗姆（ROHM ）微信公众号：rohmsemi—、刖旨SiC （碳化硅）是用于功率转换和控制的功率元器件，是半导体界公认的“一种未来的材料”。
与传统的Si （硅）元器件相比，SiC （碳化硅）元器件可实现低导通电阻、高速开关、高温工作，应用在电源、汽车、铁路、工业设备和家用消费电子设备等各个领域，实现系统的 小型化和节能化。
以汽车为例，应用于混合动力汽车和 电动汽车上，可大幅降低油耗，扩大驾驶舱空间。
用于 太阳能发电时，功率损耗可减少约47%,提高功率调节器的效率。
这些都有望为地球环境问题的缓解做出巨大 贡献。
着眼于SiC 的先进性，全球知名半导体厂商罗姆（ROHM ）很早便开始关注，并与多方开展合作，不断积累技术经验。
作为业界领军企业之一，拥有SiCMOSFETs SiC SBD 、全SiC 功率模块以及SiC 晶圆等丰富的产品阵容，用SiC 助力打造节能可持续系统。
本文将重点阐述ROHM 的SiC 功率元器件在光伏和车载领域的应用。
关于罗姆（ROHM ）罗姆是成立于1958年的半导体和电子元件制造商。
通过遍及全球的开发与销售网络，为汽车和工业设备市场以及消费电子、通信等众多市场提供高品质和高可靠性的IC 、分立半导体和电子元器件产品。
在罗姆擅长的模拟电源领域，罗姆的优势是提供包括SiC 功率元器件及充分发挥其性能的驱动IC 以及晶体管、二极管、电阻器等外围元器件在内的系统整体的优化解决方案。
图1传统型半导体与SiC 餡性能差异图2 ROHM 的SiC 功率元器件产品阵容可以使用更小尺寸和更轻重量的线圈，从而做出“更小体 积”的光伏逆变器。
ROHM 的SiC MOSFET 采用双沟槽结构，可进一步降低功率元器件的损耗。
并且，对于不同功率段的光伏逆变器，ROHM 可以提供不同封装的产品与合作方式。
客户可以从ROHM 选择封装后的分立器件和模组，也可以选择合适的晶圆经由模组厂封装成客户特定规格的模块进行使用。
电应力下沟槽型sic-mosfet退化机理及表征模型研究
电应力下沟槽型sic-mosfet退化机理及表征模型研究SIC-MOSFET是一种高性能功率管，但在使用过程中会受到多种因素的影响，例如电应力等。
电应力引起了SiC-MOSFET电性能的退化，因此需要对其退化机理及表征模型进行研究。
通过实验发现，电应力会导致SiC-MOSFET的漏电流增加，同时导致其电流增益下降，特别是在高电场下更为明显。
这是由于电应力引起了漏电流的崩溃，导致了氧化层的损坏。
如果电应力引起的漏电流崩溃达到一定的程度，就会导致器件失效。
因此，对于SIC-MOSFET的退化机理及表征模型的研究变得至关重要。
通过深入研究发现，SiC-MOSFET性能衰减的主要原因是氧化层的损坏，同时漏电流在崩溃前会经历线性增长、非线性增长、平台期和光崩溃几个不同的阶段。
此外，通过研究不同电场下的漏电流、导通损耗、热失真等特性，提出了一种适用于电应力下沟槽型SiC-MOSFET的退化模型。
该模型可以帮助我们更好地了解SiC-MOSFET在实际应用中的性能退化机理，从而指导优化器件设计和制造过程，提高其使用寿命和可靠性。
总之，电应力下沟槽型SiC-MOSFET的退化机理及表征模型的研究对于提高其使用寿命和可靠性具有重要意义。
通过了解其退化机理，可以为其设计和应用提供更好的指导，从而更好地发挥其高性能功率管的优点。
SiC-MOSFET特征及与Si-MOSFET、IGBT的区别
功率转换电路中的晶体管的作用非常重要，为进一步实现低损耗与应用尺寸小型化，一直在进行各种改良。
SiC功率元器件半导体的优势前面已经介绍过，如低损耗、高速开关、高温工作等，显而易见这些优势是非常有用的。
本章将通过其他功率晶体管的比较，进一步加深对SiC-MOSFET的理解。
SiC-MOSFET的特征SiC-SBD的章节中也使用了类似的图介绍了耐压覆盖范围。
本图也同样，通过与Si功率元器件的比较，来表示SiC-MOSFET的耐压范围。
目前SiC-MOSFET有用的范围是耐压600V以上、特别是1kV以上。
关于优势，现将1kV以上的产品与当前主流的Si-IGBT来比较一下看看。
相对于IGBT，SiC-MOSFET降低了开关关断时的损耗，实现了高频率工作，有助于应用的小型化。
相对于同等耐压的SJ-MOSFET（超级结MOSFET），导通电阻较小，可减少相同导通电阻的芯片面积，并显著降低恢复损耗。
下表是600V～2000V耐压的功率元器件的特征汇总。
雷达图的RonA为单位面积的导通电阻（表示传导时损耗的参数），BV为元器件耐压，Err为恢复损耗，Eoff为关断开关的损耗。
SiC已经很完美，在目前情况的比较中绝非高估。
下一篇将结合与SJ-MOSFET和IGBT的比较，更详细地介绍SiC-MOSFET的特征。
功率晶体管的结构与特征比较继前篇内容，继续进行各功率晶体管的比较。
本篇比较结构和特征。
功率晶体管的结构与特征比较下图是各功率晶体管的结构、耐压、导通电阻、开关速度的比较。
使用的工艺技术不同结构也不同，因而电气特征也不同。
补充说明一下，DMOS 是平面型的MOSFET，是常见的结构。
Si的功率MOSFET，因其高耐压且可降低导通电阻，近年来超级结（Super Junction）结构的MOSFET（以下简称“SJ-MOSFET”）应用越来越广泛。
关于SiC-MOSFET，这里给出了DMOS结构，不过目前ROHM已经开始量产特性更优异的沟槽式结构的SiC-MOSFET。
碳化硅电子器件发展分析
碳化硅电力电子器件的发展现状分析目录在过去的十五到二十年中，碳化硅电力电子器件领域取得了令人瞩目的成就，所研发的碳化硅器件的性能指标远超当前硅基器件，并且成功实现了部分碳化硅器件的产业化，在一些重要的能源领域开始逐步取代硅基电力电子器件，并初步展现出其巨大的潜力。
碳化硅电力电子器件的持续进步将对电力电子技术领域的发展起到革命性的推动作用。
随着SiC单晶和外延材料技术的进步，各种类型的SiC器件被开发出来。
SiC器件主要包括二极管和开关管。
SiC二极管主要包括肖特基势垒二极管及其新型结构和PiN型二极管。
SiC开关管的种类较多，具有代表性的开关管有金属氧化物半导体场效应开关管（MOSFET）、结型场效应开关管（JFET）、绝缘栅双极开关管（IGBT）三种。
1.SiC器件的材料与制造工艺SiC单晶碳化硅早在1842年就被发现了，但直到1955年，飞利浦（荷兰）实验室的Lely才开发出生长高品质碳化硅晶体材料的方法。
到了1987年，商业化生产的SiC衬底进入市场，进入21世纪后，SiC衬底的商业应用才算全面铺开。
碳化硅分为立方相（闪锌矿结构）、六方相（纤锌矿结构）和菱方相3大类共260多种结构，目前只有六方相中的4H-SiC、6H-SiC 才有商业价值，美国科锐（Cree）等公司已经批量生产这类衬底。
立方相（3C-SiC）还不能获得有商业价值的成品。
SiC单晶生长经历了3个阶段, 即Acheson法、Lely法、改良Lely法。
利用SiC高温升华分解这一特性，可采用升华法即Lely法来生长SiC晶体。
升华法是目前商业生产SiC单晶最常用的方法，它是把SiC粉料放在石墨坩埚和多孔石墨管之间，在惰性气体（氩气）环境温度为2 500℃的条件下进行升华生长，可以生成片状SiC晶体。
由于Lely法为自发成核生长方法，不容易控制所生长SiC晶体的晶型，且得到的晶体尺寸很小，后来又出现了改良的Lely法。
改良的Lely法也被称为采用籽晶的升华法或物理气相输运法 (简称PVT法)。
ROHM 产品 SiC MOSFET SCT4036KW7 HB2637L-EVK-301 快速启动
QUICK START GUIDEEvaluation board for SiC MOSFET SCT4036KW7HB2637L-EVK-301This quick start guide will help you understand the connection, operating Instructions and important notices and warnings that need to be carefully reviewed prior to use of the board (Figure 1). For further information please refer to the user guide (No. 65UG002E Rev .001).The evaluation board is configured in a half bridge set up and thus allows evaluations in different operations modes such as buck, boost, synchronous buck/boost and inverter operations. The board is equipped with two SiC MOSFET s (SCT4036KW7), isolated gate driver BM61S41RFV-C, isolated power supply required for the gate driver, LDO for 5V supply and easy to interface connectors for PWM signals.Figure 1: Evaluation board without heatsink (left) and with heatsink (right)Important NoticeThis evaluation board is intended for product evaluation in a research and development context only and is not intended for resale to end consumers and it is not authorized for end customer or household use. This board may not comply with CE or similar standards (including, but not limited to the EMC directive 2004/EC/108) and may not fulfil other requirements of the country it will be operated in by the user. The user shall ensure that the evaluation board will be handled in a way that is compliant with all the standards and regulations in the country it will be operated in.The evaluation board provided here has only been subjected to functional testing under typical load conditions. The design of this evaluation board is tested by ROHM only as described in the user guide for this board. The design is not qualified in terms of safety requirements, manufacturing and operation over the entire operating temperature range or lifetime.This evaluation board may only be used by authorized personnel that is properly trained in recognizing and dealing with the dangers of testing high voltage equipment and generally experimenting with high voltage circuits. Ensure you review this user guide as it contains important safety warnings. At all times, follow the applicable safety rules for dealing with high voltages. Do not connect or disconnect any wires or probes to the evaluation board, while it is connected to a power supply . T ake care that capacitors on the board have discharged fully before touching any part of the board. Always place the evaluation board under appropriate covers, such as in a Perspex box, to protect against accidental touching of high voltage parts BEFORE applying a voltage supply to the board.＜High Voltage Safety Precautions＞◇ Read all safety precautions before usePlease note that this document covers only the SCT4036KW7 evaluation board and its functions. For additional information, please refer to the datasheet.To ensure safe operation, please carefully read all precautions before handling the evaluation boardDepending on the configuration of the board and voltages used,Potentially lethal voltages may be generated.Therefore, please make sure to read and observe all safety precautions described inthe red box below.Before Use[1] Verify that the parts/components are not damaged or missing (i.e. due to the drops).[2] Check that there are no conductive foreign objects on the board.[3] Be careful when performing soldering on the module and/or evaluation board toensure that solder splash does not occur.[4] Check that there is no condensation or water droplets on the circuit board.During Use[5] Be careful to not allow conductive objects to come into contact with the board.[6] Brief accidental contact or even bringing your hand close to the board mayresult in discharge and lead to severe injury or death.Therefore, DO NOT touch the board with your bare hands or bring them too close to the board.In addition, as mentioned above please exercise extreme caution when using conductive tools such as tweezers and screwdrivers.[7] If used under conditions beyond its rated voltage, it may cause defects such as short-circuit or, depending on the circumstances, explosion or other permanent damages. [8] Be sure to wear insulated gloves when handling is required during operation.After Use[9] The ROHM Evaluation Board contains the circuits which store the high voltage. Since itstores the charges even after the connected power circuits are cut, please discharge the electricity after using it, and please deal with it after confirming such electricdischarge.[10] Protect against electric shocks by wearing insulated gloves when handling.This evaluation board is intended for use only in research and development facilities and should by handled only by qualified personnel familiar with all safety and operating procedures.We recommend carrying out operation in a safe environment that includes the use of high voltage signage at all entrances, safety interlocks, and protective glasses.Safety PrecautionsCaution: This evaluation board may only be used by authorized personnel that is properly trained inrecognizing and dealing with the dangers of testing high voltage equipment and generallyexperimenting with high voltage circuits. This board should only be used in a lab facility properlyequipped for the safe testing of power electronic systems at the relevant voltage levels. Failure tocomply may result in damage to equipment, personal injury or death.Warning: The DC link and input voltage of this board may reach up to 900 V. Ensure that onlysuitable high voltage differential probes are used to measure at this voltage. Failure to do so mayresult in damage to equipment, personal injury or death.Warning:This evaluation board contains DC bus capacitors which take time to discharge afterremoval of the power supplies. Before working on the evaluation board wait at least six minutes afterdeactivating all connected power supplies to ensure that the capacitors have discharged to a safelevel.Warning:Ensure that you use only appropriate measurement equipment for the voltage levelspresent on the board. Ensure not to ground live parts through unsuitable measurement probes or tiedifferent grounds together using passive probes. Suitable high voltage differential probes should beused. Failure to do so may result in damage to equipment, personal injury or death.Warning: Before disconnecting, connecting or reconnecting wires or measurement probes to theboard or before touching the board or performing any manipulations on the board ensure that allexternal power is removed or disconnected from the board and at least six minutes have passed toensure the capacitors have discharged to a safe level and then ensure that the capacitor voltageshave dropped to a safe level.Failure to do so may result in damage to equipment, personal injury or death.Caution: The heatsink and some component surfaces on the evaluation board may become hotduring testing and remain hot for a certain time after turn-off. Take appropriate measures whilehandling the board after use. Failure to do so may cause personal injury.Caution: Incorrect connection of power supplies or loads can damage the board. Carefully reviewthe information in this document.Board detailsThe main specifications for the evaluation board are summarized in Table 1 below.Parameter Description Value V HVDC Input voltage≤ 900 V (DC)V OUT Output voltage≤ 900 V (DC)LV_VCC Board SupplyVoltage15V to 18Vf SW Switchingfrequency≤ 100 kHzI OUTOutput current(Note: continuous inbuck/boost/inverter operation)≤ 10A(Note: derate if necessary, addheatsink, keep an eye on thecase temperature of MOSFET)V GS-ON Turn on gatevoltage16V to 20VV GS-OFF Turn off gatevoltage0V to -4VHS_PWM High side PWMInput voltage0V to 5.5VLS_PWM Low side PWMInput voltage0V to 5.5VT OPROperatingtemperature-25°C to 85°C Table 1: Specification of evaluation boardEvaluation board overviewLocations of connectors and Jumpers in the evaluation boardFigure 2: Top view of the evaluation board highlighting connectors, Jumpers and input interfaces Operating InstructionsThe below procedures must be followed before beginning with the tests.1. Mounting spacers and screws have been provided ina separate packet along with the board. Beforestarting any kind of tests, these spacers must bemounted.2. Solder pin headers on all the necessary test points ofthe signals that are to be measured.3. If the device current is to be measured with aRogowski coil, ensure that jumper J1 is shorted andif co-axial shunt is used then it must be soldered onto J1.4. Decide if a 0V turn off or negative gate turn off isnecessary and then place the jumpers J2, J3, J4 andJ5 accordingly. Do not leave the jumpers J2 and J4open.5. Decide if a simple double pulse measurement is tobe performed or if a measurement in continuouspower operation has to be performed. For doublepulse tests heatsink need not be mounted, but forcontinuous operation heatsink might be needed.6. Supply 15-18V at the connector CO1 and check forcorrect polarity.7. Three LEDs: 5V Supply, HS Supply and LS Supplymust be lit.8. Digital pulse signal interfaces for high side or low sideshould be connected to CO2 (pin 1-2 and 5-6) or theBNC adaptors.9. Connect DC+ of high voltage supply to CO3 and DC-to CO4. It has to be noted that a 5uF capacitor isavailable on board, but in most cases an externalbulk capacitor has to connected for voltagestabilization. The applied voltage on this connector must not exceed 900V10. Depending on type of the test and load, connect theload appropriately.11. The board can now be tested.NoticeROHM Customer Support System/contact/Thank you for your accessing to ROHM product informations.More detail product informations and catalogs are available, please contact us.N o t e sThe information contained herein is subject to change without notice.Before you use our Products, please contact our sales representative and verify the latest specifica-tions :Although ROHM is continuously working to improve product reliability and quality, semicon-ductors can break down and malfunction due to various factors.Therefore, in order to prevent personal injury or fire arising from failure, please take safety measures such as complying with the derating characteristics, implementing redundant and fire prevention designs, and utilizing backups and fail-safe procedures. ROHM shall have no responsibility for any damages arising out of the use of our Poducts beyond the rating specified by ROHM.Examples of application circuits, circuit constants and any other information contained herein areprovided only to illustrate the standard usage and operations of the Products. The peripheral conditions must be taken into account when designing circuits for mass production.The technical information specified herein is intended only to show the typical functions of andexamples of application circuits for the Products. ROHM does not grant you, explicitly or implicitly, any license to use or exercise intellectual property or other rights held by ROHM or any other parties. ROHM shall have no responsibility whatsoever for any dispute arising out of the use of such technical information.The Products specified in this document are not designed to be radiation tolerant.For use of our Products in applications requiring a high degree of reliability (as exemplifiedbelow), please contact and consult with a ROHM representative : transportation equipment (i.e. cars, ships, trains), primary communication equipment, traffic lights, fire/crime prevention, safety equipment, medical systems, servers, solar cells, and power transmission systems.Do not use our Products in applications requiring extremely high reliability, such as aerospaceequipment, nuclear power control systems, and submarine repeaters.ROHM shall have no responsibility for any damages or injury arising from non-compliance withthe recommended usage conditions and specifications contained herein.ROHM has used reasonable care to ensur e the accuracy of the information contained in thisdocument. However, ROHM does not warrants that such information is error-free, and ROHM shall have no responsibility for any damages arising from any inaccuracy or misprint of such information.Please use the Products in accordance with any applicable environmental laws and regulations,such as the RoHS Directive. For more details, including RoHS compatibility, please contact a ROHM sales office. ROHM shall have no responsibility for any damages or losses resulting non-compliance with any applicable laws or regulations.W hen providing our Products and technologies contained in this document to other countries,you must abide by the procedures and provisions stipulated in all applicable export laws and regulations, including without limitation the US Export Administration Regulations and the Foreign Exchange and Foreign Trade Act.This document, in part or in whole, may not be reprinted or reproduced without prior consent ofROHM.1) 2)3)4)5)6)7)8)9)10)11)12)13)。
ROHM SIC POWER Device
ROHM SiC SBD产品线
SBD 600V耐压品
TO247 3pin SCS1□□AE2C TO220AC 2pin SCS1□□AGC TO220FM 2pin SCS1□□AMC D2PAK SCS1□□AJTL Wafer (Chip)
6
8
10
12
20
24
40
○ △ △ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
ROHM’s SiC SBD
Characteristics and Benefit
2011.１Q
Confidential
c 2011 ROHM Co.,Ltd. All Rights Reserved
ROHM的SiC功率器件的开发・生产体制
ROHM 从SiC棒到功率器件／模组实行一条龙开发・生产体制， 安定提供高品质・最先端的产品。
※本数据是本公司在同一测定条件下的比较结果. 只作为参考,不是保证.
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与他公司产品比较
恢复损耗比较、其他
恢复损耗,破坏耐量等各产品间没有大的区别
参考
公司 型号 Qrr [nC]
@Vr=600V, If=10A
⁃ SiC模组 （规格：1200V 100A）
计划
⁃ 600V： 2010年4月量产开始 ⁃ 1200V： 2011年5月量产预定
⁃ 定制品 2010年10月量产开始 ⁃ CS样品: 2011年10月开始提供
⁃ DS样品: 2011年7月开始提供
Confidential
c 2011 ROHM Co.,Ltd. All Rights Reserved
sic 垂直沟槽结构
sic 垂直沟槽结构
SIC（碳化硅）垂直沟槽结构是一种特殊的电子器件结构，它是在碳化硅材料中形成的垂直沟槽，并用于制作碳化硅MOSFET（金属-氧化物半导体场效应晶体管）等器件。
在SIC垂直沟槽结构中，栅极被埋入碳化硅基体中，形成垂直沟道。
这种结构可以提高器件的单元密度，并改善沟道迁移率，从而降低导通电阻。
由于垂直沟槽结构没有JFET（结型场效应晶体管）效应，因此也能够在较高频率下实现更好的性能。
然而，由于制作工艺较为复杂，并且容易出现单元一致性较差等问题，因此SIC 垂直沟槽结构的量产应用相对较少。
目前全球量产的SIC垂直沟槽结构MOSFET的仅有罗姆的双沟槽结构、英飞凌的半包沟槽结构、日本住友的接地双掩埋结构等。
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ROHM开始量产采用沟槽结构的SiC-MOSFET
全球知名半导体制造商ROHM近日于世界首家※开发出采用沟槽结构的
SiC-MOSFET，并已建立起了完备的量产体制。
与已经在量产中的平面型
SiC-MOSFET相比，同一芯片尺寸的导通电阻可降低50%，这将大幅降低太阳能发电用功率调节器和工业设备用电源、工业用逆变器等所有相关设备的功率损耗。
另外，此次开发的SiC-MOSFET计划将推出功率模块及分立封装产品，目前已建立起了完备的功率模块产品的量产体制。
前期工序的生产基地为ROHM Apollo Co., Ltd.（日本福冈县），后期工序的生产基地为ROHM总部工厂（日本京都市）。
今后计划还将逐步扩充产品阵容。
＜背景＞
近年来，在全球范围寻求解决供电问题的大背景下，涉及到如何有效地输送并利用所发电力的"功率转换"备受关注。
SiC功率器件作为可显著减少这种功率转换时的损耗的关键器件而备受瞩目。
ROHM一直在进行领先行业的相关产品研发，于2010年成功实现SiC MOSFET的量产，并在持续推进可进一步降低功率损耗的元器件开发。
京都大学工学研究科电子工学专业木本恒畅教授表示
"Si（硅）材料已经接近其理论性能极限。
对此，ROHM公司率先发力采用可实现高耐压、低损耗（高效率）的SiC（碳化硅：Silicon carbide）材料的SiC功率器件，一直在推进领先全球的开发与量产。
此次，采用可最大限度发挥SiC特性的沟槽结构的SiC-MOSFET在全球率先实现量产，其成功意义非常巨大，是划时代的里程碑。
该SiC-MOSFET是兼备极其优异的低损耗特性与高速开关特性的最高性能的功率晶体管，功率转换时的效率更高，可"毫无浪费"地用电，其量产将为太阳能发电用功率调节器和工业设备用电源等所有设备进一步实现节能化、小型化、轻量化做出贡献。
"
＜特点＞
1. 采用沟槽结构，实现低导通电阻功率器件
到目前为止，沟槽结构因在SiC-MOSFET中采用可有效降低导通电阻而备受关注，但为了确保元器件的长期可靠性，需要设计能够缓和Gate Trench部分产生的电场的结构。
此次，ROHM通过采用独创的结构，成功地解决了该课题，并世界首家实现了采用沟槽结构的SiC-MOSFET的量产。
与已经在量产中的平面型SiC-MOSFET 相比，导通电阻可降低约50%，同时还提高了开关性能（输入电容降低约35%）。
2. "全SiC"功率模块拓展
ROHM又开发出采用此次开发的沟槽结构SiC-MOSFET的"全SiC"功率模块。
该产品内部电路为2in1结构，采用SiC-MOSFET及SiC-SBD，额定电压1200V，额定电流180A。
与同等水平额定电流的Si-IGBT模块产品相比，其显著优势当然不必言说，即使与使用平面型SiC-MOSFET的"全SiC"模块相比，其开关损耗也降低了约42%。
＜产品阵容＞
"全SiC"功率模块
分立产品
ROHM将依次展开额定电压650V、1200V各3款产品的开发。
额定电流将继续开发118A（650V）、95A（1200V）的产品。
＜术语解说＞
· MOSFET（Metal－Oxide－Semiconductor Field Effect Transistor的简称)，金属－氧化物－半导体场效应晶体管，是FET中最被普遍使用的结构。
作为开关元件使用。
·沟槽式结构：沟槽（Trench）意为凹槽。
是在芯片表面形成凹槽，在其侧壁形成MOSFET栅极的结构。
不存在平面型MOSFET在结构上存在的JFET 电阻，比平面结构更容易实现微细化，因此有望实现接近SiC材料原本性能的导通电阻。