SiC 다이오드 내장 IGBT (Hybrid IGBT) 「RGWxx65C 시리즈」 개발
기존품 IGBT 대비 67%의 저손실화 달성으로,
비용 효과가 높아 자동차 · 산업기기의 저소비전력화에 기여

＜개요＞

로옴 주식회사 (본사 : 교토)는 전기자동차를 비롯한 전동화 차량 (xEV)에 탑재되는 차량용 충전기 (On Board Charger / OBC) 및 DC/DC 컨버터, 태양광 발전의 파워 컨디셔너 등, 대전력을 취급하는 자동차 전장기기 · 산업기기용으로 자동차기기 신뢰성 규격 「AEC-Q101^※1」에 준거하는 650V 내압의 SiC 쇼트키 배리어 다이오드 내장 IGBT (Hybrid IGBT) 「RGWxx65C 시리즈」 (RGW60TS65CHR, RGW80TS65CHR, RGW00TS65CHR)를 개발하였습니다.
「RGWxx65C 시리즈」는 IGBT^※2의 귀환부 (환류 다이오드 / free wheeling diode)에 로옴의 저손실 SiC 쇼트키 배리어 다이오드 (SiC SBD)를 채용한 Hybrid 타입 IGBT로, 기존품 IGBT에서 ON 시의 스위칭 손실 (이하, turn-on 손실^※3)을 대폭 삭감하였습니다. 차량용 충전기에 탑재하는 경우, 기존품 IGBT 대비 67%의 저손실화, Super Junction MOSFET (SJ-MOSFET) 대비 24%의 저손실화를 달성하는 등, 비용 효과가 높아 자동차 · 산업기기 어플리케이션의 저소비전력화에 기여합니다.
본 제품은 2021년 3월부터 샘플 (샘플 가격 1,200엔 / 개, 세금 불포함) 출하를 개시하였으며, 2021년 12월부터 월 2만개의 생산 체제로 양산을 개시할 예정입니다. 또한, 평가 및 도입에 필요한 구동 회로의 설계 방법을 게재한 어플리케이션 노트 및 SPICE 모델 등 풍부한 설계 데이터를 로옴 공식 Web에서 제공함으로써, 신속한 시장 도입을 서포트합니다.
앞으로도 로옴은, 폭넓은 요구에 대응하는 저손실 파워 디바이스를 개발함과 동시에, 설계 툴 등을 포함한 솔루션 제공을 통해, 시스템의 저전력화 및 소형화로 환경 부하 저감에 기여해 나갈 것입니다.

＜배경＞

최근 「탈탄소 사회」 및 「탄소 중립」 등 환경 부하 저감을 중시하는 전 세계적인 추세에 따라, 전동화 차량 (xEV)의 보급이 가속화되고 있습니다. 더 효율적인 시스템 구축을 위해, 각종 자동차기기의 인버터 · 컨버터 회로에 탑재되는 파워 반도체에도 다양화가 요구되고 있어, 초저손실 SiC 파워 디바이스 (SiC MOSFET, SiC SBD 등) 및 기존의 Si 파워 디바이스 (IGBT, SJ-MOSFET 등)에서 각각 기술 혁신이 추진되고 있습니다.
로옴은 폭넓은 어플리케이션에 대응하여 효과적인 파워 솔루션을 제공하기 위해, 업계를 리드하는 SiC 파워 디바이스뿐만 아니라, Si 파워 디바이스 및 구동 IC의 기술 · 제품 개발에도 주력하고 있습니다.

＜특징＞

●기존품 IGBT 대비 67%의 저손실화를 실현하여,
자동차 전장기기 · 산업기기에 최적인 비용 효과 제공

「RGWxx65C 시리즈」는 IGBT의 귀환부 (환류 다이오드 / free wheeling diode)에 로옴의 저손실 SiC SBD를 채용한 Hybrid 타입의 IGBT입니다. Si 패스트 리커버리 다이오드 (Si-FRD)를 채용한 기존품 IGBT보다, turn-on 손실을 대폭 삭감할 수 있어, 차량용 충전기에 탑재하는 경우 기존품 IGBT 대비 67%의 저손실화를 실현합니다. 일반적으로 IGBT보다 손실이 적은 SJ-MOSFET보다도 24% 저손실화가 가능합니다. 변환 효율에 있어서도 폭넓은 동작 주파수에서 97% 이상의 고효율을 확보할 수 있어, 동작 주파수 100kHz 시에는 IGBT 대비 3%의 고효율화를 실현하는 등, 비용 효과가 높아 자동차 · 산업기기 어플리케이션의 저소비전력화에 기여합니다.

●AEC-Q101에 준거하여, 가혹한 환경에서 사용 가능

신제품은 자동차기기 신뢰성 규격 「AEC-Q101」에 준거하여, 자동차 · 산업기기의 가혹한 환경에서도 안심하고 사용할 수 있습니다.

＜각종 설계 데이터 제공＞

평가 · 도입에 필요한 구동 회로의 설계 방법을 게재한 어플리케이션 노트 및 시뮬레이션용 모델 (SPICE 모델) 등 풍부한 설계 데이터를 로옴 공식 Web에서 제공함으로써, 신속한 시장 도입을 서포트합니다.
자세한 사항은 하기 URL을 참조하여 주십시오.

https://www.rohm.co.kr/products/igbt/field-stop-trench-igbt?SearchWord=rgw&PS_BuiltInDiode=SiC-SBD

＜Hybrid IGBT 「RGWxx65C 시리즈」 제품 라인업＞

품명	내압 VCES(V)	콜렉터 전류 IC@100℃ (A)	도통 손실 VCE(sat) Typ(V)	환류 다이오드	AEC-Q101 준거	패키지
RGW60TS65CHR	650	30	1.5	SiC SBD	YES	TO-247N
RGW80TS65CHR		40
RGW00TS65CHR		50
☆ RGW40NL65CHRB		20				TO-263L (LPDL)
☆ RGW50NL65CHRB		25
☆ RGW60NL65CHRB		30

※본 Hybrid IGBT 이외에도 환류 다이오드에 Si-FRD를 채용한 제품, 환류 다이오드가 없는 제품도 구비하고 있습니다.
자세한 사항은 하기 URL을 참조하여 주십시오.

https://www.rohm.co.kr/products/igbt/field-stop-trench-igbt?SearchWord=rgw

＜어플리케이션 예＞

• ・차량용 충전기 (On Board Charger)
• ・차량용 DC/DC 컨버터
• ・태양광 발전 인버터 (파워 컨디셔너)
• ・무정전 전원 장치 (UPS)

＜온라인 판매 정보＞

＜용어 설명＞

※1 : 자동차기기 신뢰성 규격 「AEC-Q101」

AEC는 Automotive Electronics Council의 약자로, 자동차 메이커와 미국의 전자 부품 메이커가 제정한 자동차기기용 전자 부품 신뢰성 규격이다. Q101은 특히 디스크리트 반도체 부품 (트랜지스터 · 다이오드 등)에 특화된 규격이다.

※2 : IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor),
SJ-MOSFET (Super Junction Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)

두가지 모두 일반적으로 Si 기판을 사용하여 생산되는 파워 반도체의 일종으로, 디바이스 구조가 다르다. IGBT는 다른 파워 반도체보다 저렴하게 생산할 수 있지만, 동작 시 환류 다이오드가 필요 (2chip 구성으로 동작)하고, turn-off 손실이라는 과제가 있다. 반면에 SJ-MOSFET는 IGBT에 비해 동작 시 환류 다이오드가 필요하지 않고 (1chip 구성으로 동작) turn-off 손실도 적지만, 대전력 대응이 어렵다는 과제가 있다.
이에 대한 한가지 해결책으로서, IGBT의 환류 다이오드에 기존의 Si-FRD 대신 SiC SBD를 채용하여, 손실을 삭감하는 Hybrid IGBT가 등장했다.

※3 : Turn-on 손실, Turn-off 손실

두가지 모두 트랜지스터 등의 반도체 소자가 스위칭할 때 발생하는 손실 (스위칭 손실)을 뜻한다. Turn-on 손실은 소자 ON 시에 발생하는 손실이며, Turn-off 손실은 소자 OFF 시에 발생하는 손실이다.
이상적으로 이러한 손실은 zero가 되어야 하지만, 실제로는 ON / OFF 스위칭 시, 구조상 불필요한 전류가 흘러 손실이 발생하게 되므로, 파워 반도체에서는 이러한 손실을 얼마나 작게 억제할 수 있는지가 중요하다.