Transphorm氮化鎵元件實現5微秒短路耐受時間

2023 年 08 月 28 日

Transphorm宣布利用該公司的一項專利技術,在氮化鎵功率晶體管上實現了5微秒的短路耐受時間(SCWT)。這是同類產品有記錄以來首次達到的成就,證明Transphorm的氮化鎵元件能夠滿足伺服電機、工業電機和汽車動力傳動系統等傳統上由矽IGBT或碳化矽(SiC)MOSFET提供支援的堅固型功率逆變器所需的抗短路能力。氮化鎵在這類應用領域未來五年的潛在市場規模(TAM)超過30億美元。

與現有解決方案相比,氮化鎵可以實現更高的效率和更小的尺寸,也讓氮化鎵成為伺服系統應用中極具吸引力的功率轉換技術,為此,氮化鎵必須通過該領域要求的嚴格的穩健性測試,其中最具挑戰性的是需要承受住短路沖擊,當發生短路故障時,元件必須在大電流和高電壓並存的極端條件下正常運行。系統檢測到故障並停止操作有時可長達幾微秒時間,在此期間,元件必須能承受故障帶來的沖擊。

此項目的開發得到了安川電機公司的支持。安川電機公司技術部基礎研發管理部經理Motoshige Maeda說,如果功率半導體元件不能承受短路,那麽系統本身很可能發生故障。業界曾經有一種根深蒂固的看法,認為在類似上述重型電源應用中,氮化鎵功率晶體管無法滿足短路耐受要求。安川電機與Transphorm合作多年,認為這種看法毫無根據,這次也證明該公司觀點是正確的。

這項短路技術已在Transphorm新設計的一款15mΩ 650V氮化鎵元件上進行驗證。值得注意的是,在50kHz的硬開關條件下,元件的峰值效率達到99.2%,最大功率為12Kw,不僅展示了元件的優良性能和高可靠性,也符合高溫高電壓應力規格要求。

Transphorm聯合創始人兼首席技術官Umesh Mishra表示,標準的氮化鎵元件只能承受持續時間為幾百分之一奈秒的短路,這對於故障檢測和安全關斷操作來說太短了。憑借Transphorm的cascode架構和關鍵專利技術,在不增設外部組件的情況下,實現了將短路耐受時間延長至5微秒,進而保持元件的低成本和高性能特點。

對SCWT成果的完整介紹、演示分析以及更多的相關內容,將在明年的大型電力電子會議上發表。

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