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維安代理商|維安車規(guī)碳化硅肖特基在車載OBC上新應(yīng)用—新能源車載領(lǐng)域“得力干將”
碳化硅材料(SiC)有著擊穿場強(qiáng)高、禁帶寬度大、飽和電子漂移速度大、熔點(diǎn)和熱導(dǎo)率高的優(yōu)點(diǎn)，其電學(xué)和物理特性決定了SiC半導(dǎo)體器件有著高耐壓、低漏電、高結(jié)溫、高可靠性的優(yōu)點(diǎn)，十分適合用在汽車、工控、航天等領(lǐng)域。
碳化硅肖特基(SiC SBD)二極管是以碳化硅為材料設(shè)計(jì)制作的肖特基二極管，與硅器件相比，擁有更佳的開關(guān)性能和更高的可靠性。SiC二極管沒有反向恢復(fù)電流，開關(guān)性能與溫度無關(guān)，并且有著極佳的熱性能、極高的功率密度，帶來了系統(tǒng)尺寸的減小和成本的降低，使SiC成為越來越多高性能汽車應(yīng)用的最優(yōu)選擇。
在新能源汽車中，SiC二極管在車載充電機(jī)（OBC）已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。OBC和地面直流快充樁功能類似，都是將電網(wǎng)中的交流電轉(zhuǎn)換成直流電，然后給汽車的電池組充電。
OBC典型的線路結(jié)構(gòu)是由前級功率因數(shù)校正（PFC）和后端DC/DC轉(zhuǎn)換電路組成。針對單向OBC，這種功能由于只提供從電網(wǎng)到汽車的輸電。整個(gè)功能塊中不管是前端還是后端，都會用到碳化硅二極管（D1-D6），共6個(gè)，其在電路中的作用如下：
1、輸入端PFC電路中，SiC二極管作為升壓和整流二極管應(yīng)用；
2、輸出端DC-DC次級側(cè)電路中，SiC二極管作為高頻整流應(yīng)用。
圖1：OBC單相拓?fù)涔δ軌K
OBC單元會根據(jù)整個(gè)電池的健康狀態(tài)和電荷狀態(tài)，改變電壓和電流。隨著現(xiàn)在 OBC從單相220V到三相380V的發(fā)展來看，DC/DC次級器件的電壓會有所升高，會從目前的650V二極管轉(zhuǎn)變成1200V。
圖2：車載OBC
維安車規(guī)SiC二極管從原材料指定、芯片設(shè)計(jì)以及封裝要求進(jìn)行了整體優(yōu)化。
在原材料選擇上鎖定世界一流大廠，且對襯底缺陷有著嚴(yán)格的要求和監(jiān)控。在設(shè)計(jì)理念上器件更注重大浪涌，高耐壓和低漏電。浪涌水平比同行業(yè)高20%，擊穿耐壓高工控產(chǎn)品50V以上。漏電上限是國外一線大廠的1/2。器件的高耐壓、高浪涌、低漏電特性決定了器件可以適應(yīng)嚴(yán)苛的應(yīng)用。
在封裝的設(shè)計(jì)上，焊料的選擇、打線材料的選擇以及塑封料的選擇，均做了特殊的設(shè)計(jì)。在產(chǎn)品的在線管控上，配合芯片設(shè)計(jì)做出漏電和耐壓測試規(guī)范的優(yōu)化，比如：650V系列產(chǎn)品VB下限值高于800V，1200V系列產(chǎn)品VB下限值高于1350V，且兩類產(chǎn)品的漏電進(jìn)行了加嚴(yán)管控，以1200V 10A為例的漏電縮小到3μA ，其漏電Max遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于國際一流廠商。且車規(guī)產(chǎn)品引入芯片級在線100%老化，會在芯片級測試時(shí)候，其VF方向加一個(gè)額定電流，對器件進(jìn)行老化，其之后再進(jìn)行擊穿電壓和漏電測試，以便有效剔除有缺陷的芯片。
在封裝后，成品測試添加100% 100℃高溫測試，并全部進(jìn)行100%反向浪涌測試篩選和電鍍前回流焊篩選，以及出貨前TC篩選，以便提升器件的穩(wěn)定性和可靠性，使其可以在汽車上惡劣的工作環(huán)境下保持穩(wěn)定。
器件按照車規(guī)級可靠性進(jìn)行評估驗(yàn)證，車載系列產(chǎn)品已經(jīng)轉(zhuǎn)為量產(chǎn)。
表1：維安可靠性評估情況表
維安車規(guī)碳化硅肖特基產(chǎn)品已經(jīng)完成系列化，產(chǎn)品涉及650V、1200V、1700V、等多個(gè)電壓檔位；封裝涉及TO247-3、TO247-2等封裝形式。
表2：維安車規(guī)碳化硅肖特基二極管主推列表
值得一提的是，維安在第三代半導(dǎo)體市場積極進(jìn)行開拓，已經(jīng)為國內(nèi)外新能源汽車客戶供應(yīng)過SiC肖特基產(chǎn)品。同時(shí)，維安SiC肖特基持續(xù)優(yōu)化迭代，公司著眼于快速增長的第三代半導(dǎo)體市場，依托國家級技術(shù)創(chuàng)新平臺，吸納整合產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)上的優(yōu)勢企業(yè)。加強(qiáng)前端芯片設(shè)計(jì)企業(yè)與后端代工、封裝的全面協(xié)作，確保從設(shè)計(jì)到封裝的高質(zhì)量發(fā)展。
維安車規(guī)碳化硅肖特基1200VWSRSIC020120NPM
SiC Schottky Diode
1.Part No.：WSRSIC020120NPM
2.VRRM(V)：1200
3.IF(A)：20
4.IFSM(A)：140
5.VF(V) typ.：1.45
6.IR(μA)typ.：10
7.Package：TO-263-2L
維安車規(guī)碳化硅肖特基型號選型：
| Part No. | VRRM(V) | IF(A) | IFSM(A) | VF(V) typ. | IR(μA)typ. | Package | Data sheet |
|---|
| WSRSIC020120NPM | 1200 | 20 | 140 | 1.45 | 10 | TO-263-2L |  |
| WSRSIC015120NPM | 1200 | 15 | 120 | 1.45 | 8 | TO-263-2L | |
| WSRSIC010120NPM | 1200 | 10 | 95 | 1.45 | 5 | TO-263-2L | |
| WSRSIC020065NPM | 650 | 20 | 170 | 1.43 | 2 | TO-263-2L | |
| WSRSIC010065NPM | 650 | 10 | 105 | 1.43 | 1.5 | TO-263-2L | |
| WSRSIC010120NNI | 1200 | 10 | 100 | 1.45 | 1 | TO-220ISO-2L | |
| WSRSIC002120NPO | 1200 | 2 | 16 | 1.45 | 1 | TO-252-2L | |
| WSRSIC020120NP4 | 1200 | 20 | 160 | 1.45 | 10 | TO247-2L | |
| WSRSIC040120NP8 | 1200 | 40(20*2) | 320（160*2） | 1.45 | 10 | TO247-3L | |
| WSRSIC030120NP8 | 1200 | 30（15*2） | 270（135*2） | 1.45 | 8 | TO247-3L | |
| WSRSIC020120NP8 | 1200 | 20（10*2） | 200（100*2） | 1.45 | 5 | TO247-3L | |
| WSRSIC008065NPD | 650 | 8 | 50 | 1.43 | 1.2 | DFN5*6 | |
| WSRSIC006065NPD | 650 | 6 | 40 | 1.43 | 1 | DFN5*6 | |
| WSRSIC010065NNI | 650 | 10 | 70 | 1.43 | 1.5 | TO-220ISO-2L | |
| WSRSIC008065NNI | 650 | 8 | 50 | 1.43 | 1.2 | TO-220ISO-2L | |
| WSRSIC006065NNI | 650 | 6 | 40 | 1.43 | 1 | TO-220ISO-2L | |
| WSRSIC010065NPF | 650 | 10 | 70 | 1.43 | 1.5 | TO-220F-2L | |
| WSRSIC008065NPF | 650 | 8 | 50 | 1.43 | 1.2 | TO-220F-2L | |
| WSRSIC006065NPF | 650 | 6 | 40 | 1.43 | 1 | TO-220F-2L | |
| WSRSIC004065NPF | 650 | 4 | 30 | 1.43 | 0.8 | TO-220F-2L | |
| WSRSIC010120NP4 | 1200 | 10 | 100 | 1.45 | 5 | TO247-2L | |
| WSRSIC020065NPO | 650 | 20 | 170 | 1.43 | 2 | TO-252-2L | |
| WSRSIC004065NPO | 650 | 4 | 30 | 1.43 | 0.8 | TO-252-2L | |
| WSRSIC010065NPC | 650 | 10 | 70 | 1.43 | 1.5 | TO-220-2L | |
| WSRSIC008065NPC | 650 | 8 | 50 | 1.43 | 1.2 | TO-220-2L | |
| WSRSIC006065NPC | 650 | 6 | 40 | 1.43 | 1 | TO-220-2L | |
| WSRSIC004065NPC | 650 | 4 | 30 | 1.43 | 0.8 | TO-220-2L | |
