蓉矽1200V 40/75mΩ碳化硅MOSFET用于直流充电桩，减少50%器件用量，助力800V高压快充充电桩行业发展

时间： 2024-07-17 来源：蓉矽半导体公众号

技术问答

01、日益广阔的充电桩市场空间

当前，我国碳排放主要来自电力、工业、交通、建筑等行业。为做好节能降碳工作，实现“双碳”目标，推动新能源高质量发展是根本保证。受市场和政策双重驱动影响，我国充电桩市场规模持续扩大。这主要体现在以下几点：

新能源汽车的爆发式增长推动了对快充需求的急剧扩大。而快充又可以分为高电压快充和大电流快充，其中高压快充更受桩企和车企的偏爱。
随着充电桩技术日渐成熟和市场需求扩大，L3直流充电桩将成为未来公共桩的发展方向。
目前国内普及800V高压技术的态势已经明朗，各大车企都在加大研发投入，布局800V高压电池。

02、碳化硅在直流充电桩的应用优势

图：直流充电桩模块主拓扑

当前，硅基功率半导体受到耐压能力限制以及电网容量不足等问题的影响，不再适用800V高压平台。

这主要是因为，电机控制器会在直流母线电压基础上产生电压浮动，当直流母线电压提升到800V，对应的功率器件耐压水平需提高至1200V左右。目前，主流的硅（Si）基IGBT耐压等级在600-750V。因此，在800V电压平台下，原来400V平台的硅基IGBT将不再适用高电压路线。

此外，SiC技术能有效提高系统整体效率。在同尺寸充电模块功率密度逐步升级的大背景下（单台功率由原来的10kW逐步升级为30-60kW），基于SiC器件的解决方案可以有效提高充电速度，缩短充电时间，提升用户体验。

03、蓉矽半导体直流充电桩解决方案

基于蓉矽半导体第二代1200V 40/75mΩ SiC MOSFET的两电平方案结构简单、控制方便，可简化系统拓扑，减少50%的器件用量，助力800V高压快充充电桩行业的发展。蓉矽半导体1200V 40mΩ SiC MOSFET电压等级为1200V，最大可持续电流达75A。产品特点如下：

采用沟道自对准工艺和凸多边形密铺的元胞布局形式，增加沟道密度、降低沟道电阻，提升器件在单位面积内的电流能力；
采用多晶硅网络优化技术，充分降低栅极内阻，提高器件在开关过程中对输入电容的充放电速度，降低器件开关损耗；
采用结终端优化技术，降低器件在结终端的曲率效应，提高器件耐压能力；采用开尔文源的PAD设置，降低封装中的杂散电感；
V_DD=800V时，短路耐受时间≥3μs，TO-247-4封装测试开启损耗为635μJ。

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