碳化矽MOSFET助陣　工業傳動能源效率大勝以往

由於電動馬達占了工業大部分的耗電量，工業傳動的能源效率成為一大關鍵挑戰。因此，半導體製造商必須花費大量的心神，來強化轉換器階段所使用功率元件之效能。本文將會描述無論就能源效率、散熱片尺寸或是節省成本方面來看，工業傳動不用矽基(Si)絕緣柵雙極電晶體(IGBT)而改用碳化矽(SiC)MOSFET有哪些優點。

目前工業傳動通常採用一般所熟知的矽基IGBT逆變器(Inverter)，但最近開發的碳化矽MOSFET元件，為這個領域另外開闢出全新的可能性，不但每單位面積的導通電阻非常之低，切換效能絕佳，而且跟傳統的矽基續流二極體(FWD)相比，內接二極體關閉時的反向恢復能量仍在可忽略範圍內。考量到幫浦、風扇和伺服驅動等工業傳動都必須持續運轉，利用碳化矽MOSFET便有可能提升能源效率，並大幅降低能耗。本文將以意法半導體(ST)旗下的碳化矽MOSFET產品為例，比較1200 V碳化矽MOSFET和Si IGBT的主要特色，兩者皆採ACEPACK封裝(表1)，同時利用ST的PowerStudio軟體，將雙脈波測試的實驗數據和統計測量結果套用在模擬當中，模擬20kW的工業傳動，並評估每個解決方案每年所耗電力，還有冷卻系統的要求。