东芝推出全新低功耗2200 V SiC MOSFET，助力逆变器系统简化、小型化、轻量化（8月18日更新）

2023年8月10日

东芝电子元件及存储装置株式会社

日本川崎——东芝电子元件及存储装置株式会社开发出用于光伏（PV）逆变器的2200V碳化硅（SiC）金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）。与传统三电平硅（Si）绝缘栅双极晶体管（IGBT）逆变器相比，采用新器件的两电平逆变器提高了工作频率并降低了功耗。新型MOSFET还有助于简化逆变器系统并减小尺寸和重量。

由于在关断状态下施加到逆变器开关器件的电压仅为线路电压的一半，因此三电平逆变器具有开关损耗低的优点。与此相反，两电平逆变器开关模块比三电平逆变器少，有助于系统简化、小型化和轻量化。不过，由于施加的电压等于线路电压，因此要求半导体器件具有更高的击穿电压。此外，随着光伏和其他再生能源市场出现1500V DC线路电压系统，对低损耗和高击穿电压半导体器件的需求也在增长。

东芝电子元件及存储装置株式会社面向1500V DC系统两电平逆变器，开发出2200V嵌入肖特基势垒二极管（SBD）的SiC MOSFET。漂移层杂质浓度和厚度经过优化，保持与我们现有产品相同的导通电阻和击穿电压之间的平衡关系，并实现对宇宙射线的高抵抗力，这是光伏系统的要求。同时，还证实p型基极区域和n型漂移层之间嵌入SBD箝位寄生PN结可以保证反向导通的高可靠性。

开发的全SiC模块开关能耗远低于相同2000V额定电压的Si模块（Si IGBT＋Si快速恢复二极管）。逆变器功耗估算结果显示，开发的SiC模块工作频率高于传统Si IGBT两倍，与三电平Si逆变器相比，两电平SiC逆变器功耗降低38%。工作频率的提高有助于散热器和过滤器等其他系统部件小型化并减轻重量。

＜8月18日更新＞
功耗降低率已更新。

该成果的详细信息已于5月11日在德国纽伦堡举行的国际电力电子展PCIM Europe 2023进行了线上报道。