ON 반도체의 와이드 밴드갭 제품 라인 담당자인 Brandon Becker가 작성한 이 글에서 ON 반도체 광범위한 와이드 밴드갭(WBG) 소자, 1200V 및 900V N-channel Sic MOSFET의 사용 사례와 최종 응용 부문에서 얻는 이점을 확인해보세요.
ON 반도체는 1200V와 900V N-channel SiC MOSFET의 두 제품군을 새로 출시하면서 와이드 밴드갭(WBG) 소자 범위를 넓혔습니다. ON 반도체 전문가들과의 질의응답 시간을 통해 이러한 새로운 SiC 솔루션이 도움이 되는 사용 사례와 최종 응용 부문을 좀 더 자세히 살펴보겠습니다.
Q: NTHL020N120SC1, SiC Carbide MOSFET, N‐Channel, 1200V, 20mΩ의 주요 특징은 무엇입니까?
A: NTHL020N120SC1은 1200V의 차단 전압(VDSS)으로 전도 손실을 최소화하도록 설계되었습니다. 그리고 낮은 내부 게이트 저항(Rg = 1.81Ω)과 낮은 출력 정전용량(Coss = 260pF)으로 빠르게 구동하도록 설계되었습니다.Q: 기존의 ON 반도체 SiC MOSFET(NTHL020N120SC1 출시 이전)과 비교했을 때 NTHL020N120SC1에서 개선된 특성은 무엇입니까?
A: 이 소자는 ON 반도체의 1세대 SiC MOSFET이라 비교할 수 있는 이전 기기가 없습니다. 그렇지만 이들 기기는 시장에 있는 다른 기기보다 우세한 점은 산화물의 성능이 좋고(VGS 정격 +25V/-15V), Vth 드리프트가 없으며, 바디 다이오드 드리프트가 없고, 전환 속도가 빠르며, dv/dt 제어로 게이트 구동이 원활하고, 하드 스위칭용 바디 다이오드가 강력하다는 것입니다.Q: NTHL020N120SC1의 경쟁력 있는 사양은 무엇입니까?
A: 1200V SiC MOSFET 소자는 대부분의 고객 사양을 충족하기 때문에 시장에서 경쟁력이 매우 좋습니다. 각 응용 부문마다 매개변수 차이를 걱정하는데 이 제품은 빠르게 작동하도록 설계되어 스위칭 및 전도 손실이 적습니다. 이것은 낮은 RDSon을 구현함과 동시에 신속 스위칭을 위해 낮은 내부 게이트 저항기를 선택했기 때문에 가능했습니다. 이 소자들은 100V/ns 이상의 빠른 과도 내성을 갖도록 견고하게 설계되었습니다.
Q: SiC의 장점은 무엇입니까?
A: SiC의 장점은 소재 자체에서 출발합니다. 실리콘보다 유전 파괴 전계 강도가 10배 이상이고, 전자 포화 속도는 2배 더 빠르며, 에너지 밴드갭은 3배 더 크고, 열 전도율은 3배 더 높습니다. 시스템 이점 덕분에 전력 손실이 낮아 효율성이 최고이며, 전력 밀도, 작동 주파수, 작동 온도가 더 높고, EMI가 더 낮으며, 특히 시스템 크기와 원가가 더 낮습니다.
최종 응용 부문
Q: NTHL020N120SC1의 주요 특징이 최대한 활용될 최종 응용 부문은 어디입니까?
A: BOM 내용을 줄이는 것은 물론 전력 밀도를 높이기 때문에 광범위한 최종 응용 부문에서 이점을 누리게 될 것입니다. 이것이 명확하게 보이는 두 부문이 태양광 인버터와 전기차(EV) 충전 스테이션입니다.
Q: SiC MOSFET 제품이 태양광 인버터와 전기차 충전 스테이션에 특히 유리한 이유는 무엇입니까? 이러한 부문은 크기/형상 요소에 대한 요건이 까다로운가요? 그렇다면 그 배경이나 요구에 대해 말씀해 주시겠어요?
A: 전통적으로 대부분의 PFC 단은 복잡하며, 주파수가 제한적이라 98% 이상의 효율을 달성한 적이 없습니다. SiC를 사용하면 구성품 수가 적고(덜 복잡), 수동 소자가 더 작고, 냉각이 더 잘되며, 98% 이상의 효율을 낼 수 있습니다.
Q: 태양광 인버터와 충전 스테이션에 대한 수요가 큰가요? 그렇다면 어떤 이유 때문인가요?
A. 네.
태양광 인버터
태양광 인버터 시장에는 현재 두 가지 동향이 있습니다. ON 반도체의 TAM 시장 점유율은 약 30%입니다.
1) DC를 AC로 변환한 후 대형 메가와트 인버터로 공급하는 각 패널 열마다 20kW 미만의 소형 인버터가 여러 개 있습니다.
1. 일반적으로 20kW 미만의 소형 인버터는 PCF 단에 사용되는 별도의 SiC로 이동하고 있습니다. LLC의 경우는 기한, 비용 및 효율성 목표에 따라 SJ와 SiC가 혼용됩니다.
2. 고객이 SiC로 이동한다면 여러 이점이 있겠지만 게이트 구동 전압이 더 높기 때문에 회로를 다시 설계해야 한다는 단점이 있습니다.
2) 여러 패널 열이 있지만 더 큰 인버터로 공급하지 않는 20kW 이상의 대형 인버터가 몇 개 있습니다.
1. 일반적으로 20kW 이상의 더 큰 인버터는 전력 모듈이 사용됩니다.
2. 전에는 IGBT 모듈이 사용되었다가 지난 5년 동안 하이브리드 모듈로 이동했습니다(IGBT + SiC 다이오드). 현재는 SiC MOSFET 모듈이 사용되고 있습니다.
충전 스테이션
충전 스테이션은 네 가지 전력 수준이 있습니다. 레벨 1과 2는 1/3 상 AC 충전기입니다. 이들 충전기는 SiC를 사용하지 않고 자동차의 OBC로 배터리를 충전합니다. 레벨 3과 4는 전력이 더 크며 충전 폴에서 AC/DC를 사용하기 때문에 자동차에 연결하면 배터리가 바로 충전됩니다.
그리고 충전 스테이션 시장은 다음 세 개의 “시장” 부문으로 세분됩니다.
1) 가정용 – 레벨 1 또는 2 충전기
2) 상업용 – 레벨 2 또는 3(쇼핑몰, 직장, 자동차를 잠시 주차할 수 있는 곳)
3) 고속도로 – 레벨 3 또는 4(SiC가 사용될 부문)
일반적으로 충전 시장, 특히 고전력 시장은 아직 발달하는 중입니다. 이 부문은 높은 전력 때문에 대부분이 전력 모듈이지만 LLC나 2차 정류단으로 분리됩니다.