三菱电机SiC MOSFET在电动汽车中的应用（1）

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

正文完

<关于三菱电机>

三菱电机创立于1921年，是全球知名的综合性企业。截止2025年3月31日的财年，集团营收55217亿日元（约合美元368亿）。作为一家技术主导型企业，三菱电机拥有多项专利技术，并凭借强大的技术实力和良好的企业信誉在全球的电力设备、通信设备、工业自动化、电子元器件、家电等市场占据重要地位。尤其在电子元器件市场，三菱电机从事开发和生产半导体已有69年。其半导体产品更是在变频家电、轨道牵引、工业与新能源、电动汽车、模拟/数字通讯以及有线/无线通讯等领域得到了广泛的应用。