随着市场需求的不断增长，SiC MOSFET在电动汽车中的应用日益广泛，已经成为推动电动汽车高效能的重要技术之一。本章节主要带你探究三菱电机的SiC MOSFET模块在电动汽车主驱中的应用。
1. 综述
从1997年开始三菱电机开始进行硅基车载功率模块的开发和量产。最新开发的J3系列SiC模块搭载了三菱电机最新的沟槽栅SiC MOSFET芯片，采用压注模封装工艺和直接端子绑定（DLB）技术，包括T-PM，HEXA-S和HEXA-L三个封装，为电动汽车的主驱逆变器提供高效化、小型化和轻量化的解决方案，可以满足不同客户的需求。
2. 芯片
J3系列碳化硅模块采用三菱电机最新一代沟槽栅SiC MOSFET芯片，如图1所示，该芯片采用了沟槽底部p阱结构，侧壁p型柱结构和JFET掺杂技术，在确保栅极可靠性的同时实现了低通态电阻，低开关损耗和高栅极阈值电压。与平面栅相比，通态电阻降低了50%以上。由于栅极阈值电压高，即使有噪音，也很难发生误导通，高温下也可以实现安全稳定运行。
（1）沟槽底部p阱结构(BPW)；（2）侧壁p型柱(SP)；（3）JFET掺杂技术；
图1：芯片横截面示意图
3. 内部结构及封装
J3系列SiC模块采用压注模封装工艺（硬树脂），如图2内部结构所示，既增加了抗震性，又提高了生产效率。功率芯片和绝缘基板的连接采用了银烧结技术，更可靠，热阻更低。主端子采用直接端子绑定（DLB）技术，使芯片表面温度分布更均匀，提高了功率循环寿命。
图2：内部结构
J3 T-PM如图3所示，支持焊接安装在散热器（针翅底板）上，不需要额外固定配件。
图3：T-PM
J3 T-PM支持并联使用，可组成多样化产品阵容：HEXA-S和HEXA-L。图4为HEXA-S，尺寸（包括针翅底板）为111mm×87mm。图5为HEXA-L，尺寸（包括针翅底板）为193mm×87mm，有助于客户缩小逆变器体积。
图4：HEXA-S
图5：HEXA-L
4. 短路保护技术
由于SiC芯片面积小，与Si芯片对比，更易发生短路破坏。在短路时，需要比Si产品更快速地切断电流。J3系列产品配备了短路检测管脚（SCM），通过检测主回路的di/dt，来控制栅极电压（图6）。使用SCM功能可以抑制短路电流，减小短路能量，如图7所示。该技术使得用户能够更容易进行短路保护。此外，J3系列T-PM内部集成了DESAT二极管，用户不需要在驱动板上额外安装DESAT二极管，可以帮助客户节约布线空间，缩小驱动板尺寸。
图6：J3 T-PM短路保护过程
图7：SCM短路保护波形
文章来源：三菱电机半导体