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车载肖特基二极管耐压提升至200V,有望替代快恢复/整流二极管

—— ROHM新的RBxx8BM/NS200耐高温、节能和小体积
作者:王莹时间:2019-09-09来源:电子产品世界收藏

在车载二极管市场,200V产品的需求量也越来越大,传统是整流二极管和快恢复二极管()主导的领域;不过,现在出现了颠覆者,近日ROHM推出了新的势垒二极管(SBD),实现了小型化、耐高温、低功耗(如下图)。

本文引用地址:http://www.roddyfrey.com/article/201909/404623.htm

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图1 部分二极管产品的特点比较

ROHM是世界主要的二极管制造商之一。据罗姆株式会社(ROHM)功率器件制造本部、功率二极管制造部、商品开发部组长田中宏幸先生介绍,ROHM二极管在全球约占10%的市场份额,位居世界第三;在车载市场,占有20%的份额,位居业界第一。

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照片:罗姆株式会社功率器件制造本部、功率二极管制造部、商品开发部组长田中宏幸(左)与ROHM半导体(北京)有限公司技术中心所长水原德健

ROHM此次推出的RBxx8BM/NS200是可在高温环境下工作的超低IR产品,由于改进了二极管的阻挡金属材料,可实现了高达200V的耐压,可显著改善正向电压VF特性(比以往北京赛车官网下载低约11%)。不仅有助于进一步降低应用的功耗,还可因发热量降低而实现小型封装设计,从而进一步节省空间。

北京赛车官网下载接下来,ROHM半导体(北京)有限公司技术中心所长水原德健先生详细介绍了这款新产品的市场定位与优势。

1 RBxx8BM/NS200的创新点

RBxx8BM/NS200拥有超低的IR(逆向电流)特性。IR较低,最大的好处是在高温的环境下可以稳定运转。

当然,IR很低、VF很高也不够,还要把VF也做低。VF低的优势是可降低设备功耗。因此,ROHM的二极管的优势是可以使设备更节能化,同时在高温下可以稳定运转。

目前,200V产品还主要还是快恢复(北京赛车官网下载)或整流二极管,缺点是封装很大。如果采用肖特基,可以使它的封装变得更小,这样可以节省空间,即肖特基二极管不仅耐高温、节能,还节省空间。

如上图1,和FRD/整流二极管相比较,FRD和整流二极管高温情况运转性能还是比较好的,但是其效率和小型化做不上来。普通肖特基二极管虽然效率和小型化可以做起来,但是不能在高温下工作。而ROHM此次发布的超低IR的RBxx8BM/NS200系列产品既可以在高温下运转,又可以小型化、高效化,即兼具FRD/整流二极管和普通肖特基的优点。

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那么,为什么ROHM能把RBxx8BM/NS200做到超低IR

最主要是改善了里面专用的阻挡金属。众所周知,FRD是“半导体加半导体”,但是肖特基是半导体上面加金属。ROHM改变了肖特基金属的特性,使它的IR降了下来。IR北京赛车官网下载降低之后,可以使它在高温的环境下稳定去运转,不会出现热失控。

热失控是指随着温度的升高,IR会升高;IR越升高,温度也越高……,是一种恶性循环。也就是漏电流越大,温度越高;温度越高,漏电流越大……,会形成温度上升这种恶性循环。

如果把IR北京赛车官网下载改善之后,可以使它没有热失控,就杜绝了这种恶性循环,在汽车里面虽然温度提高一点,但不会一直提高。

2 RBxx8BM/NS200的具体优势

RBxx8BM/NS200有两大优势。第一是低功耗化,即非常节能,主要是因为改变了IR特性,实现了200 V的高耐压。因此,在普通的车载里应用的FRD,可以用肖特基进行取代。实验表明,与FRD相比,VF北京赛车官网下载大约降低了11%(如下图)。

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第二是小型化,用肖特基取代FRD之后,可以抑制发热(注:因肖特基的IR低),因此与ROHM以往产品相比,可以更小型。例如,原有要用FRD的场合,200V/3A左右的产品,需要用SMC封装——产品尺寸很大,如果改成新产品,例如ROHM正在开发的SOD-128封装,可以使体积降低到原来的三分之一以下(如下图)。 

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谈到未来的产品规划,下一步,ROHM会把这种产品做得越来越小型化,产品系列做得越来越多。

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3 肖特基在车载领域的潜力大

二极管主要由几种产品构成。如下图,小电压、小电流时一般采用齐纳二极管或TVS(瞬态电压抑制)二极管,小电压、大电流时用肖特基势垒二极管(SBD),大电压、大电流时是整流二极管或FRD,高电压采用新材料——碳化硅肖特基。

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图 各种二极管的市场定位

二极管特别是肖特基二极管在汽车业有很大的应用。主要增长点是“CASE”。C是Connected,指与外部相连的信息娱乐系统,由于信息娱乐系统越来越丰富,所需要的ECU(电控单元)会越来越多。但是汽车里的位置和空间是固定不变的,因此只能在有限的体积下把功能做得越来越多,这就需要产品越来越小型化。肖特基二极管的特点是小型化和高效化。尽管市场现在用FRD更多一些,但预计肖特基二极管的市场潜力大。

“A”指自动驾驶(Autonomous)。随着肖特基二极管的小型化、高效化,可以得到越来越多的应用。

“S”指“Share”,即网关。随着外部连接和内部连接的增加,系统越来越复杂。随着小型化、高效化和高可靠性的改进,使得肖特基二极管有越来越广泛的应用。

“E”指电气化,诸如OBC(车载充电器)、逆变器、DC/DC或LED灯等。

此外,在小型化和高效化之外,车载产品还有一个特殊要求:在高温环境下可以稳定运行。因此对于在高温环境下可以更好工作的肖特基二极管需求会越来越多。

北京赛车官网下载实际上,汽车上除了电池、电机(注:因电池和电机没有电路)外,从摄像头一直到主机逆变器,都需要肖特基二极管,所以肖特基二极管在车载市场是需求较大的产品。

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图:肖特基二极管在车载中的应用

4 ROHM的肖特基二极管产品

北京赛车官网下载ROHM的肖特基产品分为4个系列,如下图。

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二极管有2个最大的特性:正向电压(VF)和逆向电流(IR),它们是相辅相成的关系:一个大,另一个会小;一个小,则另一个会大。

ROHM四个系列产品中,超低VF用于移动设备,超低IR用于汽车。中间的低VF加上中IR,主要是利用VF的特性实现小型化,用于一次电源、二次电源。另一类VF并不是特别低,IR北京赛车官网下载稍低一点,也主要用于一次电源和二次电源。

此次发布的RBxx8BM/NS200,属于超低IR北京赛车官网下载产品,在汽车领域用得较多。

5 小结

在车载领域,为了取代市场上200V的FRD/整流二极管,肖特基二极管的瓶颈主要是IR难以做下来。通过改善阻挡金属材料,ROHM的RBxx8BM/NS200把IR北京赛车官网下载做下来,使之既耐高温,又节能和小型化。




关键词: 肖特基 FRD

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