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富士电机技术期刊

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专辑：有助于移动出行和能源管理的功率半导体

专辑：有助于移动出行和能源管理的功率半导体

为了解决气候变化问题，世界范围的“无碳化”趋势正在加速。为此，富士电机制定了“环境愿景2050”，旨在指明长期环境活动相关举措的方向。基于这一环境愿景，富士电机制定了“2030年度目标”，其中之一是“通过产品，为社会CO2减排作出贡献”。要实现这个目标，必须通过移动出行的电动化以及电力电子设备的高效化等举措，稳定高效地利用能源。富士电机的功率半导体，正在为实现电动化和高效化作出巨大贡献。
本专辑将针对富士电机的功率半导体，介绍最新技术和产品。

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［专辑寄语］功率半导体器件—电力转换系统技术的引领者—

LORENZ, Leo
Dr. Engineering, President ECPE (European Center for Power Electronics)
Technology Advisor to Industry and Government, Munich, Germany

有助于移动出行和能源管理的功率半导体

大西　泰彦、宫坂　忠志、井川　　修
包括日本在内，世界各国设定了具体的温室气体减排目标，为了在世界范围实现碳中和，正在加速采取无碳化举措。富士电机以“致力于丰富多彩的社会”、“挑战创造的极限”、“与自然环境协调发展”作为经营理念，将“通过能源和环境事业为实现可持续社会贡献力量”为经营方针支柱，努力普及推广革新型绿色能源技术和节能产品，以实现“无碳社会”、“循环型社会”、“自然共生社会”为目标，制定了“环境愿景2050”。其中，为了实现无碳社会，必须继续扩大汽车电动化和提高电能利用效率。因此，在实现这些目标的过程中，电力电子设备必不可少。基于上述原因，人们对电力电子设备的主要器件，即功率半导体的期待日益高涨。本稿，将对功率半导体产品及技术的现状和展望进行介绍。点击下载

实现xEV用IGBT模块高功率密度化的封装技术

佐藤　悠司、安达新一郎、东 展弘
当今社会对自动售货机运营事业提出开展SDGs贡献活动的要求， 例如改善劳动环境， 减少食品浪费等。富士电机正在推广改善自动售货机运营效率的“自动售货机运营服务”，本次开发出在汽车领域中，电动汽车作为削减温室气体排放的手段备受期待。要求搭载在电动汽车变频器上的功率模块兼具小型化、薄型化、高输出功率化，实现高功率密度化。针对这些市场要求，富士电机开发了行业顶级xEV用超小型IGBT模块“M677”。由于单位体积的应力会随着高功率密度化而增加，因此通过在芯片平面上接合引线框架配线，提高了小型薄型IGBT的短路耐量。此外，还针对市场上要求的焊锡接合部的电迁移寿命，确保了足够的抗电迁移性。点击下载

第2代1700V All-SiC模块的产品系列扩大

高久 拓、高崎 爱子、奥村 启树
迄今为止，富士电机已经开发了1200V 耐压All-SiC模块，与硅（Si）功率半导体相比，All-SiC模块可以显著降低电力电子设备的损耗。此次，针对用于电机驱动、可再生能源、电气化铁路等的高耐压电力转换设备，开发了搭载了第2代沟槽型栅结构的1700V 耐压SiC-MOSFET功率半导体的All-SiC模块。由此，电力转换设备的功率损耗相对于相同额定值的Si-IGBT模块可以降低68%，使电力电子设备的高密度化和小型化成为可能。点击下载

搭载RC-IGBT的第7代IGBT-IPM小型产品的系列化

黑泽 英二、城塚 直彦、唐本 祐树
为了满足电力转换装置的进一步小型化、高可靠性化需求，富士电机对使用了搭载RC-IGBT芯片的新型小型封装“P639”的第7 代IGBT-IPM进行了系列化。与第6代IGBT-IPM的“P629”相比，该产品的安装面积缩小了27%。另外，通过采用第7代芯片技术和驱动IGBT栅极的新控制技术，将连续工作时的功率损耗降低了约7%。同时，使用第7代封装技术，实现了150℃下的高温工作。点击下载

3.3kV 第7代“X 系列”IGBT 芯片技术

伊仓　巧裕、原田　祐一、关野　裕介
在铁路领域，用于驱动电机的IGBT模块直接关系到CO2减排结果，因此需要进一步降低损耗。为满足这一需求，富士电机开发了由最新一代“X系列”的IGBT和SiC-SBD组合而成、额定值为3.3kV 的SiC混合模块。X系列IGBT芯片通过表面结构的微细化和漂移层厚度的薄化，使集电极- 发射极饱和电压比传统产品降低了1.0V。另外，通过组合SiC-SBD，使开通损耗降低了51%，反向恢复损耗降低了98%。点击下载

第7代PWM 电源控制IC“FA8C00系列”

松本　晋治、山根　博树、宫城　辉大
近年来，随着电子设备节能化的发展，要求用于电子设备的开关电源提高轻负载时的电力转换效率，支持高AC输入电压并进行小型化。为满足这些需求，富士电机开发了第七代PWM电源控制IC“FA8C00系列”。该系列产品可选择最适合MOSFET栅极驱动的最小输出脉冲宽度，提高了轻负载时的电力转换效率。同时，将高AC 输入电压端子的最大施加电压从650V提高到了710V。此外，通过限制IC输出电压，无需外部调节器电路，可减少部件数量。点击下载

IPS用自动归零放大器技术

岩本　基光、丰田　善昭、片仓　英明
近年来，汽车上搭载的电子零部件不断增加，这就要求ECU 基板能够实现高密度安装。对于ECU上搭载的零部件，要求小型化和多零部件集成化，富士电机正在研究开发新一代IPS，将电流驱动元件、电流检测放大器和电流检测用分流电阻集成到1块芯片中。在芯片内内置分流电阻时，需要比以往更高精度的放大器。因此，我们针对具备自动校正输出误差功能的高精度放大器开发了自动归零放大器技术。如此一来，不仅可以将电流检测精度维持在与以往相同的水平，而且还能够缩小ECU基板的安装面积。点击下载

通过内置沟槽SBD抑制了双极劣化的SiC-MOSFET

马场　正和、俵　　武志、竹中　研介
如果对SiC-MOSFET的体二极管进行正向通电，就会出现漂移层内堆垛层错扩张，特性劣化（导通电压上升）的问题。对此，通过在SiC沟槽型栅MOSFET中内置沟槽SBD，可以在不增加芯片尺寸的情况下，抑制正向通电时流过体二极管的电流。与普通的SiC沟槽型栅MOSFET相比，本结构能够将发生特性劣化的电流密度提高到约4倍。此外，因为不使用外置SBD，所以有望实现产品的小型、轻量化，同时因为抑制了特性劣化，所以还有望提高长期可靠性。点击下载
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