Il modulo è progettato per applicazioni che richiedono dispositivi di potenza in grado di funzionare ad alte tensioni e gestire condizioni di corrente transitoria. Le potenziali applicazioni includono inverter e convertitori per il trasporto ferroviario, trasformatori a stato solido, gruppi di continuità, sistemi di accumulo di energia e apparecchiature di controllo per motori industriali.
MOSFET SiC di terza generazione con 3.300 V e 800 A.
L'IX800FXF2YMS4 utilizza dispositivi MOSFET al carburo di silicio di terza generazione sviluppati da Toshiba. I suoi due principali parametri nominali sono una tensione drain-source di 3.300 V e una corrente di drain CC di 800 A. Queste caratteristiche collocano il modulo nell'ambito dei sistemi di conversione di potenza ad alta tensione.
La tecnologia SiC viene utilizzata in questo tipo di applicazione grazie alle sue caratteristiche operative nei dispositivi di commutazione di potenza, sebbene le prestazioni effettive dipendano dalla progettazione del convertitore, dalle condizioni operative e dal sistema di raffreddamento.
Capacità di corrente di picco del diodo:
una delle caratteristiche evidenziate da Toshiba è il comportamento del diodo nel modulo in presenza di correnti transitorie. Il produttore specifica un valore I²t di 300 kA²s nelle seguenti condizioni di prova:
- Temperatura iniziale del canale (Tch): 175 °C.
- Tensione gate-source (VGS): -6 V.
- Forma d'onda: un singolo impulso a semionda sinusoidale.
- Durata dell'impulso: 10 ms.
- Fattore di ripetizione indicato (FR): 1%.
Il parametro I²t rappresenta l'integrale del quadrato della corrente rispetto al tempo e viene utilizzato per caratterizzare lo stress elettrico e termico associato a determinati eventi di sovracorrente.
Tensione di conduzione e perdite di commutazione:
Toshiba fornisce i valori tipici del comportamento elettrico per l'IX800FXF2YMS4. La tensione drain-source nello stato di conduzione, misurata tramite rilevamento (VDS(on)sense), è di 1,4 V nelle seguenti condizioni:
- Corrente di drain: 800 A.
- Tensione gate-source: +20 V.
- Temperatura del canale: 25 °C.
Il produttore specifica anche le energie di commutazione tipiche di accensione e spegnimento:
Parametro Valore tipico
Energia di accensione (Eon) 185 mJ
Energia di spegnimento (Eoff) 175 mJ
Questi valori sono stati ottenuti con una tensione di alimentazione di 1800 V, una corrente di drain di 800 A e una temperatura del canale di 175 °C.
Le energie Eon ed Eoff rappresentano l'energia dissipata durante gli eventi di commutazione nelle condizioni di misura specificate.
Per stimare le perdite di commutazione di un convertitore, è necessario considerare, tra gli altri fattori, la frequenza operativa, le condizioni elettriche e il comportamento del circuito di pilotaggio del gate.
Il modello IX800FXF2YMS4 utilizza il package iXPLV (Intelligent Flexible Package Low Voltage) di Toshiba.
La sua
costruzione incorpora un processo di sinterizzazione dell'argento (Ag) per fissare il chip. Secondo il produttore, questa tecnica ha lo scopo di migliorare le prestazioni termiche e l'affidabilità della giunzione tra il semiconduttore e la struttura del modulo. Il dispositivo supporta una temperatura nominale del canale di 175 °C.
Applicazioni nel trasporto ferroviario e nella conversione di potenza:
Toshiba progetta il modulo per diversi sistemi industriali che utilizzano dispositivi a semiconduttore ad alta tensione.
Nel settore ferroviario, l'IX800FXF2YMS4 è destinato a inverter e convertitori di potenza. È inoltre previsto il suo utilizzo in trasformatori a stato solido, che impiegano l'elettronica di potenza per la conversione e il controllo dell'energia elettrica.
Altre applicazioni menzionate includono i gruppi di continuità (UPS) e i sistemi di accumulo di energia, dove i semiconduttori di potenza sono parte integrante delle fasi di conversione. Il produttore include anche le apparecchiature di controllo dei motori industriali tra le potenziali applicazioni del dispositivo.
La scelta del modulo per una qualsiasi di queste applicazioni richiede la verifica di parametri aggiuntivi, come le condizioni di raffreddamento, la tensione di esercizio, i requisiti di isolamento, le protezioni elettriche e il profilo di carico.
Quattro moduli SiC nella gamma iXPLV
Con l'aggiunta dell'IX800FXF2YMS4, Toshiba amplia la sua gamma di moduli MOSFET SiC con packaging iXPLV a quattro prodotti.
