Composants de puissance SiC accélérant l’électrification des véhicules automobiles
Cette technologie SiC donne aux constructeurs les moyens de créer des véhicules capables de parcourir de plus grandes distances mais également de se recharger plus vite et de mieux s’intégrer à la vie quotidienne de leur propriétaire.
Aujourd’hui, les modules d’alimentation sont généralement basés sur des diodes en silicium standard et des transistors bipolaires à grille isolée IGBT. Le carbure de silicium est une technologie plus récente à large structure de bande qui permet de réaliser des composants de taille plus réduite, capables de fonctionner nettement au-dessus de la plage de tension de 400 V utilisée dans les systèmes de transmission des véhicules électriques et hybrides actuels. Les petites structures de transistors et diodes SiC se caractérisent par une résistance interne moins élevée et réagissent plus rapidement que les circuits intégrés en silicium ordinaires. Cette approche minimise les pertes d’énergie et réduit les dimensions des composants associés avec, à la clé, des économies supplémentaires de dimensions et de poids.
« De grands constructeurs automobiles et équipementiers de rang 1 du secteur automobile s’engagent aujourd’hui à utiliser la technologie SiC pour développer leurs futurs produits et ainsi tirer parti d’une efficacité globalement supérieure à celle du silicium standard dans un large éventail de scénarios opérationnels, » a déclaré Mario Aleo, Group Vice President et Directeur Général de la division Power Transistor de STMicroelectronics. « Nos composants SiC ont démontré des performances élevées et atteint un stade de qualification avancé, tandis que nous accompagnons nos clients à préparer le lancement de nouveaux produits à l’horizon 2017. »
L’entreprise fabrique déjà ses MOSFET et diodes SiC sur tranches de 4 pouces. Afin d’abaisser les coûts de fabrication, d’améliorer la qualité et de livrer les importants volumes qu’exige l’industrie automobile, elle va les produire sur des tranches de 6 pouces. La migration devrait être achevée d’ici à la fin 2016 pour les deux types de composants.
Après avoir qualifié ses diodes SiC 650 V selon la norme AEC-Q101, elle finalisera la qualification de ses tout derniers MOSFET SiC 650 V et de ses diodes SiC 1200 V début 2017 et celle des MOSFET SiC 1200 V, fin 2017.
La diode SiC STPSC20065WY 650 V est fabriquée en série en boîtier DO-247. La gamme comprend également des modèles affichant un courant nominal inférieur et des options de conditionnement plus compactes en boîtier TO-220. La diode SiC STPSC10H12D 1200 V est en phase d’échantillonnage en boîtier TO-220AC et entre en production ce mois, avec une production en volume de la version « automotive grade » prévue au 4ème trimestre 2016. Plusieurs options de courant nominal comprises entre 6 A et 20 A et différents types de boîtiers seront également proposés.
Actuellement en phase d’échantillonnage en boîtier HiP247, le MOSFET SiC SCTW100N65G2AG 650 V sera fabriqué en volume au premier semestre 2017. Pour permettre des designs plus compacts, une version monté en H2PAK sera également qualifié AEC-Q101 au premier semestre 2017.
Les MOSFET SiC en boîtier HiP247 se caractérisent par une tenue en température de jonction remarquable de 200 °C et une variation minime de la résistance à l’état passant, même à des températures élevées, ce qui correspond à un meilleur rendement au niveau du système qui réduit les exigences de refroidissement, et à un format de cartes électroniques qui simplifie la gestion thermique.
Les diodes SiC 650 V et 1200 V se distinguent par une chute de tension directe extrêmement basse, avec pour conséquence une réduction de la quantité d’énergie dissipée sous forme de chaleur par les convertisseurs de puissance équipant les véhicules électriques et hybrides.
Ces excellentes propriétés thermiques contribuent de façon globale à améliorer la fiabilité des véhicules.
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