上一篇文章重點(diǎn)介紹三菱電機(jī)SiC MOSFET模塊的可靠性設(shè)計(jì)，本章節(jié)在上一篇的基礎(chǔ)上，將從高功率密度和高效率方面來進(jìn)一步闡述三菱電機(jī)面向鐵路牽引領(lǐng)域應(yīng)用的SiC MOSFET模塊。
鐵路牽引行業(yè)常用的傳統(tǒng)IGBT封裝如圖1所示，隨著Si IGBT芯片技術(shù)的不斷優(yōu)化，我司在H系列的基礎(chǔ)上，陸續(xù)開發(fā)了R系列和X系列，功率密度不斷提升，如表1所示。
鐵路牽引行業(yè)常用的傳統(tǒng)IGBT封裝如圖1所示，隨著Si IGBT芯片技術(shù)的不斷優(yōu)化，我司在H系列的基礎(chǔ)上，陸續(xù)開發(fā)了R系列和X系列，功率密度不斷提升，如表1所示。
為了進(jìn)一步提升功率密度，三菱電機(jī)開發(fā)了LV100封裝，如圖2所示。采用LV100封裝的Si IGBT模塊和SiC MOSFET模塊如表2所示�？梢姡琇V100封裝可以提升功率密度，如果裝載SiC MOSFET，其功率密度會(huì)進(jìn)一步提升，并且SiC MOSFET 175℃的最高工作結(jié)溫使其輸出電流能力大大提升。
圖3是我司Si IGBT模塊（CM600DA-66X）和SiC MOSFET模塊（FMF750DC-66A）在相同條件下(VCC=1800V, IC=600A, Tj=150°C, LS=65nH)的開通波形對比。從圖中可以看出，SiC MOSFET漏源電壓下降速度更快，且開通電流尖峰變小很多，這是因?yàn)镾iC MOSFET模塊內(nèi)部采用的反并聯(lián)SiC SBD是單極性器件（僅多數(shù)載流子參與導(dǎo)電），二極管關(guān)斷時(shí)無少數(shù)載流子復(fù)合過程。
圖4是我司Si IGBT模塊（CM600DA-66X）和SiC MOSFET模塊（FMF750DC-66A）在相同條件下(VCC=1800V, IC=600A, Tj=150°C, LS=65nH)的關(guān)斷波形對比。從圖中可以看出，SiC MOSFET漏源電壓上升速率更快，且漏極電流關(guān)斷時(shí)沒有拖尾現(xiàn)象，同樣是因?yàn)镾iC MOSFET是單極性器件，關(guān)斷時(shí)無少數(shù)載流子復(fù)合過程。
為進(jìn)一步降低損耗并提升效率，我司開發(fā)了SBD嵌入式SiC MOSFET模塊（FMF800DC-66BEW※1, FMF400DC-66BEW※1, FMF200DC-66BE）。如表3所示，在相同條件下(VCC=1800V, IC=600A, Tj=150°C)，SBD嵌入式SiC MOSFET模塊的總開關(guān)損耗相對Si IGBT模塊下降91.8%，相對上一代SiC MOSFET模塊下降64.3%。從而提高了牽引變流器的效率，減少電力消耗。
