Renesas Electronics Corporation, a annoncé le développement d'une nouvelle génération de Si-IGBTs (Silicon Insulated Gate Bipolar Transistors) qui seront proposés dans un encombrement réduit tout en offrant de faibles pertes de puissance. Destinés à la prochaine génération d'onduleurs pour véhicules électriques (VE), les IGBT de génération AE5 seront produits en masse à partir du premier semestre 2023 sur les lignes de plaquettes de 200 et 300 mm de Renesas dans l'usine de la société à Naka, au Japon. En outre, Renesas augmentera la production à partir du premier semestre 2024 dans sa nouvelle usine de fabrication de plaquettes de 300 mm pour semi-conducteurs de puissance à Kofu, au Japon, afin de répondre à la demande croissante de produits semi-conducteurs de puissance.

Le procédé AE5 à base de silicium pour les IGBT permet de réduire de 10 % les pertes de puissance par rapport aux produits AE4 de la génération actuelle, une économie d'énergie qui aidera les développeurs de VE à économiser la batterie et à augmenter l'autonomie. En outre, les nouveaux produits sont environ 10% plus petits tout en conservant une grande robustesse. Les nouveaux dispositifs de Renesas atteignent le plus haut niveau de performance de l'industrie pour les IGBT en équilibrant de manière optimale les compromis entre faible perte de puissance et robustesse.

De plus, les nouveaux IGBTs améliorent considérablement les performances et la sécurité en tant que modules en minimisant les variations de paramètres entre les IGBTs et en assurant la stabilité lors du fonctionnement des IGBTs en parallèle. Ces caractéristiques offrent aux ingénieurs une plus grande flexibilité pour concevoir des onduleurs plus petits qui atteignent des performances élevées. Caractéristiques principales des IGBT de nouvelle génération (AE5), Quatre produits ciblant les onduleurs 400-800V : Tension de tenue de 750V (220A et 300A) et tension de tenue de 1200V (150A et 200A).

Performances constantes sur toute la plage de température de jonction (Tj) de fonctionnement de -40°C à 175°C, Niveau de performance le plus élevé de l'industrie avec une tension d'enclenchement Vce (tension de saturation) de 1,3V, une valeur clé pour minimiser les pertes de puissance - Densité de courant supérieure de 10% par rapport aux produits conventionnels et petite taille de puce (100mm2/300A) optimisée pour de faibles pertes de puissance et une résistance d'entrée élevée. Fonctionnement parallèle stable en réduisant les variations de paramètres à VGE(off) à ±0,5V. Maintien de la zone de fonctionnement sûre en biais inverse (RBSOA) avec une impulsion de courant Ic maximale de 600A à des températures de jonction de 175°C, et un temps de résistance aux courts-circuits très robuste de 4µs à 400V.

Réduction de 50% de la dépendance à la température de la résistance de grille (Rg). Cela minimise les pertes de commutation à haute température, la tension de pointe à basse température et le temps de résistance aux courts-circuits, ce qui favorise les conceptions à haute performance. Disponible sous forme de puce nue (wafer) : Permet de réduire les pertes de puissance de l'onduleur, améliorant le rendement énergétique jusqu'à 6 % par rapport au processus AE4 actuel à la même densité de courant, permettant aux VE de parcourir de plus longues distances et d'utiliser moins de batteries.

Solution d'onduleur pour les VE Dans les VE, les moteurs qui alimentent les véhicules sont contrôlés par des onduleurs. Les dispositifs de commutation tels que les IGBT sont essentiels pour minimiser la consommation d'énergie des VE, car les onduleurs convertissent le courant continu en courant alternatif dont les moteurs des véhicules électriques ont besoin. Pour aider les développeurs, Renesas propose la xEV Inverter Reference Solution, une conception de référence matérielle fonctionnelle qui combine un IGBT, un microcontrôleur, un circuit intégré de gestion de l'énergie (PMIC), un circuit intégré de commande de grille et une diode à récupération rapide (FRD).

Renesas propose également le kit d'onduleur xEV, qui est une mise en œuvre matérielle de la conception de référence. En outre, Renesas fournit un outil de calibrage des paramètres du moteur et le modèle d'application et le logiciel du variateur xEV, qui combine un modèle d'application et un exemple de logiciel pour contrôler le moteur. Ces outils et programmes d'assistance de Renesas sont conçus pour aider les clients à simplifier leurs efforts de développement de logiciels.

Renesas prévoit d'ajouter les IGBT de nouvelle génération à ces kits de développement matériel et logiciel pour permettre une efficacité énergétique et des performances encore meilleures dans un encombrement réduit. Disponibilité : Des échantillons de la version à 750 tensions de maintien avec 300A sont disponibles auprès de Renesas le 30 août 2022. D'autres versions sont prévues pour une sortie ultérieure.