Renesas Electronics Corporation ha annunciato lo sviluppo di una nuova generazione di Si-IGBT (Silicon Insulated Gate Bipolar Transistors) che saranno offerti con un ingombro ridotto e con basse perdite di potenza. Destinati agli inverter per veicoli elettrici (EVs) di prossima generazione, gli IGBT di generazione AE5 saranno prodotti in massa a partire dalla prima metà del 2023 sulle linee di wafer da 200 e 300 mm di Renesas presso lo stabilimento dell'azienda a Naka, in Giappone. Inoltre, Renesas aumenterà la produzione a partire dalla prima metà del 2024 nella sua nuova fabbrica di wafer da 300 mm per semiconduttori di potenza a Kofu, in Giappone, per soddisfare la crescente domanda di prodotti di semiconduttori di potenza.

Il processo AE5 basato sul silicio per gli IGBT consente di ridurre le perdite di potenza del 10% rispetto ai prodotti AE4 della generazione attuale, un risparmio di potenza che aiuterà gli sviluppatori di veicoli elettrici a risparmiare l'energia della batteria e ad aumentare l'autonomia di guida. Inoltre, i nuovi prodotti sono circa il 10% più piccoli, pur mantenendo un'elevata robustezza. I nuovi dispositivi Renesas raggiungono il più alto livello di prestazioni del settore per gli IGBT, bilanciando in modo ottimale i compromessi tra bassa perdita di potenza e robustezza.

Inoltre, i nuovi IGBT migliorano in modo significativo le prestazioni e la sicurezza dei moduli, riducendo al minimo le variazioni dei parametri tra gli IGBT e offrendo stabilità quando gli IGBT funzionano in parallelo. Queste caratteristiche offrono agli ingegneri una maggiore flessibilità nella progettazione di inverter più piccoli che raggiungono prestazioni elevate. Caratteristiche principali degli IGBT di nuova generazione (AE5), quattro prodotti destinati agli inverter da 400-800V: Tensione di tenuta a 750 V (220A e 300A) e tensione di tenuta a 1200 V (150A e 200A).

Prestazioni costanti in tutta la gamma di temperature di giunzione operative (Tj) da -40°C a 175°C, il livello di prestazioni più elevato del settore con una tensione di accensione Vce (tensione di saturazione) di 1,3V, un valore chiave per ridurre al minimo le perdite di potenza - densità di corrente superiore del 10% rispetto ai prodotti convenzionali e dimensioni ridotte del chip (100mm2/300A) ottimizzate per basse perdite di potenza e alta resistenza di ingresso. Funzionamento parallelo stabile, riducendo le variazioni dei parametri a VGE(off) a ±0,5 V. Mantiene l'area operativa sicura per il bias inverso (RBSOA) con un impulso di corrente Ic massimo di 600A a temperature di giunzione di 175°C e un tempo di resistenza al cortocircuito altamente robusto di 4µs a 400V.

Riduzione del 50% della dipendenza dalla temperatura della resistenza di gate (Rg). Questo riduce al minimo le perdite di commutazione alle alte temperature, la tensione di picco alle basse temperature e il tempo di resistenza al cortocircuito, supportando progetti ad alte prestazioni. Disponibile come die nudo (wafer): Consente di ridurre le perdite di potenza dell'inverter, migliorando l'efficienza energetica fino al 6% rispetto all'attuale processo AE4 a parità di densità di corrente, consentendo agli EV di percorrere distanze maggiori e di utilizzare meno batterie.

Soluzione inverter per i veicoli elettrici Nei veicoli elettrici, i motori che alimentano i veicoli sono controllati da inverter. I dispositivi di commutazione come gli IGBT sono fondamentali per ridurre al minimo il consumo di energia per gli EV, in quanto gli inverter convertono l'alimentazione in corrente continua nell'alimentazione in corrente alternata richiesta dai motori dei veicoli elettrici. Per assistere gli sviluppatori, Renesas offre la xEV Inverter Reference Solution, un progetto di riferimento hardware funzionante che combina un IGBT, un microcontrollore, un circuito integrato di gestione dell'alimentazione (PMIC), un circuito integrato di pilotaggio del gate e un diodo a recupero rapido (FRD).

Renesas offre anche il Kit Inverter xEV, che è un'implementazione hardware del progetto di riferimento. Inoltre, Renesas fornisce uno strumento di calibrazione dei parametri del motore e il modello di applicazione e software xEV Inverter, che combina un modello di applicazione e un software di esempio per il controllo del motore. Questi strumenti e programmi di supporto di Renesas sono progettati per aiutare i clienti a semplificare le loro attività di sviluppo del software.

Renesas prevede di aggiungere gli IGBT di nuova generazione a questi kit di sviluppo hardware e software, per consentire un'efficienza energetica e prestazioni ancora migliori in un ingombro ridotto. Disponibilità: Campioni della versione con tensione di tenuta 750 e 300A sono disponibili presso Renesas dal 30 agosto 2022. Altre versioni sono previste in futuro.