五位工程师谈中等功率器件新产品:第1篇 ROHM开发出xEV逆变器电路栅极驱动用的双极晶体管

大家好!我是田中,在ROHM负责双极晶体管的新产品开发工作。

我们将开设一个专栏,由包括本文在内的5篇连载文章组成。在本专栏中,将由各产品的开发人员亲自为您介绍功率晶体管和功率二极管新产品。与新产品的新闻稿不同,这些都是从工程师的角度出发进行介绍,希望对您有帮助。

当听到“双极晶体管”这个词时,您可能会想,这不是最基本的电子元器件之一么。的确如此。双极晶体管是晶体管的一种,很多情况下被简称为“晶体管”。

双极晶体管是N型和P型半导体接合而成的半导体器件,有P-N-P和N-P-N两种结构,因其空穴和电子都参与工作(即双极工作)而被称为“双极”晶体管。通常有集电极、基极、发射极三个引脚,被用于电流放大,或用作对电路进行开/关的开关。

顺便提一下,与双极晶体管相对的是“单极晶体管”。这个术语最近很少听到,单极晶体管相当于“场效应晶体管 (FET)”。好了,基础知识暂且聊到这里,下面我们进入正题。

双极晶体管相对便宜,一直以来在各种应用中都是主流晶体管,但近年来由于节能方面的需求,开始越来越多地使用MOSFET和IGBT。然而,使用双极晶体管更具优势的情况仍有很多,为了这类应用,我们开发了新的双极晶体管。

此次开发的产品为2SAR642PHZG(PNP型)2SCR642PHZG(NPN型),新产品保证了高集电极电流(脉冲)Icp,非常适用于逆变电路等的栅极驱动应用。

近年来,受环境问题和燃料问题的影响,汽车的电动化进程加速。相比传统的燃油汽车,市场对混合动力和电动汽车的需求不断增加,而这些汽车中搭载的很多器件是燃油汽车中没有的。

其中,特别是因搭载了高压电池而对控制电池的高耐压开关器件的需求与日俱增。要驱动高耐压开关器件,就需要栅极驱动器IC,而器件的工作条件则会因设备的需求和开发者的意图而异。

因此,为了提高栅极驱动器IC的通用性,在栅极驱动器IC和高耐压开关器件之间配置使用了双极晶体管的缓冲电路的情况越来越多。

下面作为示例给出了由栅极驱动器IC、开关器件(MOSFET或IGBT)以及双极晶体管组成的逆变电路。

在该电路示例中,为了驱动开关器件,需要能够在短时间内充分驱动开关器件栅极电容的栅极驱动器。如果栅极驱动器IC的驱动能力不足以驱动所用的开关器件,可以通过使用了双极晶体管的缓冲电路来解决。

在以xEV为主的、需求不断增长的逆变电路中,开关器件的电流容量呈增加趋势,这就要求被用作缓冲器的双极晶体管也要具备出色的电流驱动能力。ROHM此次开发的新产品2SAR642PHZG正是2SCR642PHZG针对这一市场需求而设计的产品规格,保证1ms脉冲条件下的集电极电流(脉冲)ICP为10A。新产品的主要规格如下:

未来,ROHM会继续为双极晶体管大有用武之地的应用和市场开发新产品,请持续关注我们。

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