|罗姆发布了二极管白皮书帮助汽车工业和消费电子设备小型化和低损耗

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1.前言

近年来,随着电动汽车的加速和工业设备、消费电子设备领域物联网的普及,应用中安装的半导体数量也日益增加。其中,中内压二极管可以有效地整顿整流和保护电路,因此在从手机到电动汽车动力总成系统的各种电路和领域得到了广泛的应用,半导体制造商LOM已经在这一领域取得了惊人的业绩(图1)。

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图1。整流二极管和电力二极管领域的罗马市长/市场份额

正向电压(VF)和反向电流(IR)是二极管的重要性能指标,分别影响正向应用时的功率损失和反向应用时的功率损失。“理想二极管”是VF和IR为零的二极管,即在换向和开关操作时完全没有功率损失的二极管。另外,VF和IR之间通常存在平衡关系,因此很难同时改善。此外,在实际二极管中,在开关操作过程中关闭二极管时,会发生一些功率损失(因为电流在TRR期间逆流)。

肖特基势垒二极管(以下简称“SBD”)的VF和TRR低于其他类型的二极管,因此在整流电路和开关电路中使用这种二极管可能会导致低损耗,但由于IR较大,热值大于热值,因此最终存在热量失控造成损坏的危险。(图2)

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图2。开关中SBD和整流二极管的VF、IR比较

在这种情况下,罗马开发了多种SBD系列,使您能够根据各种应用程序要求(强调VF或IR)选择产品。此外,推出了更接近“理想二极管”的新系列,不仅改善了现有权衡关系的VF和IR特性,还改善了SBD行业超高端TRR特性。本文概述了罗姆在SBD领域的行为,以及罗姆各系列SBD产品的特点。

Sbd必须具备性能和发展趋势。

图3显示了与SBD产品相关的市长/市场情况的示例,显示了一辆汽车中安装的ECU的数量。随着高级驾驶辅助系统(ADAS)和自动驾驶技术的发展,一辆汽车上安装的ECU数量正在增加,其中使用的二极管数量也在继续增加,预计今后还会继续增加。由于汽车不能提供超过电池和发电机容量的电力,制造商需要低损耗(低VF)二极管,并越来越多地采用VF和TRR功能出色的SBD。另一方面,燃油车的发动机周围电路和xEV的电池和电机周围电路在高温下工作,因此IR高SBD的热控制风险成为直接影响可靠性的重要课题。因此,在选择SBD时,如何在VF和IR之间取得平衡很重要。

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图3。安装在一辆汽车上的ECU数量的演变(罗马调查数据)

在家用电器中,随着应用程序功能的增加,电路板密度也提高,密度比车辆设备高,因此需要更小、超低损耗(超低VF) SBD。另外,在工业设备应用中,对车辆的高可靠性要求与车辆相同,应用程序的型号寿命较长,因此长期稳定的供应也很重要。综上所述,SBD作为通用设备,在不同领域和应用领域的发展趋势有很大差异,制造商在产品开发过程中需要更低的损耗和更高的可靠性、更小的电流、更大的电流等权衡。为了满足如此广泛的需求,罗姆继续推进该产品的开发,围绕垂直一体化生产体系构建了长期稳定的供应体系。以下部分具体介绍了罗姆的SBD产品阵容。

罗马SBD系列组合

罗姆最新的SBD产品有5个系列,可以根据对VF和IR的重要性,从各种产品组合中选择合适的产品(图4)。此外,每个系列都有多种软件包组合,客户可以根据应用程序的性能要求选择小型软件包(图5)。下一页将分别介绍每个产品的特性。

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图4。产品系列组合

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图5。套餐列表

3-1。RBS系列超低电压VF(耐压:20V)

该系列的VF最低,主要用于正向电路的损耗可以大大减少,非常适合智能手机等使用电池低压驱动的移动设备的整流应用程序。

大象应用程序:笔记本电脑、移动设备等

3-2。RBR系列低VF(耐压:30v/40v/60v)

该系列是通用产品,与相同尺寸的罗姆相比,VF功能减少了约25%。在车载应用中,正向损耗很小,因此作为更高效的汽车信息娱乐系统和车辆LED等保护二极管受到欢迎。2021年8月,包装组合中添加了车辆用超小型PMDE包装,以满足市场对更小包装的需求。

目标应用:汽车信息娱乐系统、汽车LED照明、汽车ECU、笔记本电脑等。

3-3。RBQ系列低IR(耐压:45v/65v/100v)

该系列利用罗姆的自身屏障形成技术,在VF特性和IR特性之间取得了良好的平衡。与罗姆以前的产品相比,逆转力损失减少了60%,从而降低了热量控制风险。适用于需要在高温环境下工作的发动机ECU整流应用、大功率LED前照灯的保护应用、大电流工业设备电源等。

大象应用程序:xEV、引擎ECU、高功率LED前照灯、工业设备电源等

3-4。RBxx8系列超低ir(耐压:30v/40v/60v/100v/150v/200v)

该系列具有极低的IR,可以降低热量失控的风险,非常适合需要在高温下工作的xEV电池和电机相关ECU、燃油车发动机ECU、变速器ECU等整流应用程序。该系列支持高达200伏的耐压,可以替代此耐压范围内常用的整流二极管和快速恢复二极管,可以显着降低VF(比FRD减少约11%),有助于降低这些车辆应用程序的功耗。

大象应用:xEV电池管理系统、发动机ECU、工业设备逆变器等。

4.新产品:RBLQ/RLQ系列

RBLQ系列和RLQ系列新产品采用了新技术和LOM的家庭MOS结构,与以前的平面结构产品相比降低了VF和IR。在采用普通沟槽MOS结构的产品中,由于结构原因,TRR性能很容易变差,新产品两个系列的TRR特性都有所提高,达到了与前一个平面结构产品同等的水平(业界超高水平)。由于热量控制不容易,而且可以减少开关损耗,因此新产品非常适合需要高速开关的应用程序,例如易于发热的车辆用LED前照灯驱动电路、xEV用DC-DC转换器等。

大象应用:汽车LED前照灯、xEV DC-DC转换器、工业设备电源、照明等。

4-1。与以前的产品相比,VF和IR都有所改进

RBLQ系列和RLQ系列采用MOS结构,MOS结构是LOM的主场,与以前的产品(如耐压和耐受电流)相比减少了约15%,并在整流应用等正向使用时减少了电力损失。此外,IR与以前的平面结构产品相比减少了约60%,大大降低了SBD最担心的热量控制风险,因此,产品也可以用于温度条件等要求极高的车辆应用(图6)。

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图6。SBD沟槽MOS结构

4-2。实施行业超短焦TRR

在普通家庭MOS结构中,寄生容量(部件的电阻分量)很大,因此TRR比平面结构差。RBLQ系列和RLQ系列的新产品不仅降低了VF和IR,还利用自身技术优化了材料,达到了与平面结构相同的TRR特性。例如,在图7中,可以看到使用LED前照灯试用进行安装评估时的开关损耗比较。交换机中VF和TRR造成的损失比率相对较高,但RBLQ系列和RLQ系列的TRR损失减少了约37%,VF同时减少,因此交换机总损失最多减少了26%,有助于减少需要高速交换机的应用程序功耗,包括车辆LED前照灯驱动电路和xEV用DC-DC转换器。

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图7。实际装机中开关损耗的比较

5.未来计划

随着消费电子领域家电的多功能化、车载设备中用于自动驾驶的各种传感器模块等多种领域的应用发展,预计今后应用中配备的二极管数量将继续增加。另外,在工业设备和xEV等车辆装备领域,随着电机性能的提高,电路的电流预计也会增加,因此必须继续加强高电流阵容。罗姆正在推动超越需求的开发,以满足同时难以实现的许多需求,包括更小、更大的电流、更低的损耗和更高的性能。例如,罗马计划加强TO-277封装(6.5毫米4.6毫米大小)的组合,作为一种小型的、支持高电流的封装,并开始生产一些产品。另外,200V耐压产品预计对xEV车辆用逆变器和车辆充电器等应用程序的需求将迅速增加,因此罗姆已经在开发200V耐压新产品,计划在2022年内进入市场。今后,罗马将继续扩大产品组合,以满足市场的各种需求,并为日新月异的新一代车辆应用实现更高的性能、更多的功能和更低的功耗。

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