功率分立器件

2019年9月

• 功率半导体分立器件系列

• HV MOSFET, IGBT, MODULE

• LV MOSFET

• SiC MOSFET

• TRIAC

• 核心市场和战略目标

• 重点应用: 工业 –电机控制

演讲内容 2

600V 650V 800V – 1700V

M6

反激式,

PFC/LLC 谐振转换器–充电器适配器

Led照明

反激式,

PFC/LLC 高效谐振转换器–充电器适配器

DM2 DM6

半/全桥拓扑结构, ZVS,

LLC太阳能,

服务器，电信SMPS

高功率PFC和硬开关拓扑，太阳能，服务器，电信SMPS

K5

半/全桥拓扑,

ZVS, LLC 高功率水平太阳能, 服务器, 电信

SMPS

反激式拓扑LED驱动器,

LED照明,辅助

SMPS

半/全桥ZVS,

LLC高功率拓扑高功率水平太阳能，服务器，电信SMPS

击穿电压

MDmesh系列

重点应用

M2 M5 DM2 DM6

半/全桥ZVS,

LLC 高效拓扑结构，太阳能，服务器，电信

SMPS

3HV MOSFET 超级结技术

一个可以提高效率和功率水平的完整产品组合

4

MDmeshTM M6/DM6 (转换器的启动器)

由于其理想的性能，可以实现更高的效率（铂金，钛），节约能源实现气候目标

Tech: MOSFET 600V ÷ 700V

MDmeshTM M5( 高功率PFC的启动器)

允许降低开关损耗并以实现更高的功率密度为目标.

Tech: MOSFET 550V ÷ 650V

MDmeshTM M2/DM2(FlyBack的启动器)

优化的开关特性，具有非常低的开关损耗，适用于大多数高频转换器

Tech: MOSFET 600V ÷ 700V

MDmeshTM K5(实现高功率)

允许在非常高的电压范围内工作

Tech: MOSFET 800V ÷ 1500V

MDmeshTM

ENGINE for

Power Management

高压 MOSFET系列超级结 - MDmeshTM

600V 650V 1200V 1250V

5 — 20 A 20 — 80 A

8 — 30 kHz50 — 100

kHz

H V

家用电器(

风扇, 泵, 洗衣机和烘干机)

焊接、高频转换器,

PFC, 太阳能, 不间断电源, 充电器

4 — 200 A 20 — 80 A 40 A 40 A, 50 A

2 — 20 kHz 16 — 60 kHz

M HB HB2 * IH *

工业电机控制，汽车牵引逆变器，GPI，空调

感应加热和软开关

高频转换器，PFC,太阳能，UPS，充电器，焊接和感

应加热

8 — 75 A15 — 75 A 15 — 40 A 20 A, 30 A

20 — 100

kHz2 — 20 kHz高达8 kHz 16 — 60 kHz

S M H IH

工业电机控制，GPI，空调感应加热，微波和软开

关

PFC, 焊接，高频转换器,太阳能,不间断电源,

充电器

击穿电压

电流

开关频率

IGBT 系列

重点应用

* 计划扩大生产

5IGBT 沟槽技术

600V & 650V IGBTs系列在沟栅式场截止型中

6

适用于坚固，高效，可靠的工业电源驱动器等

• 最佳折中静态动态特性

• 最高结温为175˚C

• 无拖尾关断波形

• 非常快的续流二极管，用于非常低的Eon

适用于坚固，高效，可靠的工业电源驱动器等

7

1200V IGBTs系列在沟栅式场截止型中

• 最佳折中静态动态特性

• 最高结温（Tj max）为175˚C

• 从2到100 kHz

• 非常快速的续流二极管选项

击穿电压

电流

开关频率

IGBT 系列

重点应用

N2DIP (TH)12.45 x 32.15 x 4.10 mm

8

600 V IGBT

500 V MOSFET

1 up to 3 A

20W

功率

3000W

600 V IGBT

600 V SJ-MOSFET

3 up to 8 A

600 V IGBT Trench

600 V SJ-MOSFET

8 up to 35 A

SLLIMM nano系列

NDIP (TH)

NSDIP (SMD)12.45 x 29.15 x 3.10 mm

SLLIMM nano 2nd 系列

SLLIMM 2nd 系列

SDIP2F-26L

SDIP2B-26L24 x 38 x 3.5 mm

100W 500W

SLLIMM 产品组

ACEPACK™ 模块适用, 小型和容易的封装

9

• ST全品控器件 (SiC, MOSFET, IGBT and

Diodes MOSFET, IGBT and Diodes)• 设计容易系统成本低布局灵活性• 2500Vrms 绝缘耐压1 & 2

SMIT

DRIVE

• ST全品控器件

(SiC, MOSFET, IGBT and Diodes)• 2500Vrms 绝缘耐压• 贴片安装• PCB面积 32.7mm x 22.5mm

• 表面散热• 低热租

• 750 - 1200V SiC MOSFET 降低轻载下损耗有助于延长电动车续航里程

• AMB框架增强散热性• 3种不同的引脚定义• 超低传导损耗• 带销翅的直接冷却铜基板

• CIB

• Six-pack

• Three level Boost

• ….

• Bridge rectifier

• Half Bridge

• Boost

• ….

• Six-pack

布局主要特点外观 目标应用ACEPACK

10

引脚有压入式和焊接式，配置灵活性高

耐压最高至1200V

集成固定螺丝孔

所有的功率模组集成热敏电阻（负温度特性）

多种电流组合范围

多种拓扑 (CIB, 6合1, .. ) 组合杂散电感低

高可靠性和鲁棒性, 节省功率部分面积

固定方式简单可靠

易实现紧凑和经济的系统设计

超高功率密度

Adaptable

Compact

Easier

ACEPACK 1 & 2特点及优势

ACEPACK™ SMIT概述

11

适合封装各种功率器件:

• IGBT

• HV Power MOSFET (Si & SiC based)

• Diode (Si & SiC based)

• 2500Vrms绝缘耐压• SMD 安装• 总占板面积 32.7mm x 22.5mm

• 顶部散热• 低热阻• DBC基板上的裸芯片• 多种拓扑结构可选，低杂散电感

在模组中可以实现各种拓扑

实现整体系统的最佳选择

Top Side

Cooling

积木性

产品特点:

▪ 650V, 200A IGBT and freewheel

Diode

▪ Short circuit rated

▪ Samples → Jul’18 (on request)

▪ AECQ101 qualified → June 2019

第一个产品处于开发中

Assembly overview

技术及灵活性

封装特点

• SLLIMM & SLLIMM-nano (IPM)

• ACEPACKTM 1 & 2 (功率模组)

• Trench IGBT Discrete

• 650V & 1200V H, M, HB系列

• PFC 650V HP & HP2 系列

• IH 650V 用于电磁炉

• 1250V 用于电饭煲

• 600V MDmeshTM (DM2) MOSFET

电机控制 & 家电

12IN

DU

ST

RIA

L产品战略

ST competitive offer

HV

MO

SF

ET

Dis

cre

te13

电机控制 & 家电

• MDmeshTM DM2 (600V)

有助于降低传导损耗及开关损耗，并在低负载下实现更高的功率效率

TO-220

TO-220FPDPAK/D2PAK TO-247

Broad range offer

TO247-4L

目标应用工业

(*)In development or enlargement

IGB

T D

iscre

te14

TO-220

TO-220FPDPAK/D2PAKMax247

long leads

TO-247

TO-247

long leads

TO247-4LTO-3PF

电机控制 & 家电

600V H系列 IGBT

650V M系列 IGBT

650V IH系列 IGBT

1250V IH系列 IGBT

H 系列适用于家电M 系列适用于工业电机驱动IH 系列适用于感应加热软开关

650V HP & HP2系列 为PFC应用量身定制，防止反向过电压

1200V S, M系列 IGBTTwo different trade-offs for

Industrial Drives for further

system efficiency optimization.

目标应用工业

ST competitive offer

Package offer

SiC

MO

SF

ET

15

生产自动化

工业机器人

大功率逆变器

制程工艺技术的演进

x2 shrink

1st Gen

2nd Gen

In ProductionPlanar

Sampling 2019

Production 2020

x4 shrink

Planar

Planar

Trench

Prototypes 2020

Qualification 2022

3rd Gen

4th Gen

Continuous

Shrinkage[Ron x cm2]

Discrete Packages

Bare Dice Strategic offer for Key Players

SiC Module focus for Largest Market

In Production Ramp-up by H2 ’19

ACEPACKTM 2ACEPACKTM 1

ACEPACKTM

SMIT

STPAK™

HU3PAK (*)

From 650 V to 1700 V

目标应用工厂自动化

Package offer - Discrete - Mini-module - Modules

从硅技术到碳化硅技术：提高了生产自动化的效率

ACEPACK SMIT

(SMD – Top side cooling)

ACEPACK 1 & 2

MO

DU

LE

16

(*)In development or enlargement

SLLIMM 2nd

(FM, DBC)

SLLIMM nano 2nd

SLLIMM nano

(TH, SMD)

电机控制 & 家电

SLLIMMTM产品

SLLIMM nano第二代SLLIMM nano

第二代SLLIMM

高效紧凑的智能电源模块（SLLIMM），便于应用设计

ACEPACKTM 产品

ACEPACKTM A1 Six-pack & CIB 拓扑结构

ACEPACKTM A2 Six-pack & CIB 拓扑结构

非常灵活且高性能的塑料模块

ST competitive offer

Package offer

目标应用工厂自动化

17

电机控制

智能工厂 电机控制

自动化 能源管理 电机控制

>30 %在照明及功率转换中高压Super-Junction

MOSFET的市场份额

>10%在家电中 IGBT &

IPM的市场份额 >15%高端工业中低压MOSFET的市场份额

低压系列主要市场

18

Triacs ACST

600V — 1200V

0.8A — 40A,

IGT 3mA — 50mA

600V - 800V

0.2A — 2A

IGT 5mA — 10mA

400V — 1200V

0.25A — 80A

IGT 5µA — 50mA

700V – 800V

3A — 16A

IGT 10mA — 35mA

主要应用产品及技术组合

SCR

• SMPS• 新能源

• UPS

• 汽车电气化• 底盘与安全• 车身和便利

SCHOTTKY

15V — 200V

FERD

45V — 100V

SiC DIODE

650V & 1200V

ULTRAFAST

200V —1200V

桥式整流1200VB

R

I

D

G

E

SiC diodes

ACS

智能家居与城市 智能工业

智能物件

• 空调• 电信基础设施• 照明• 医疗• 家用电器

二极管

• 充电器

智能汽车

DFD 部门 –功率器件产品概览

SCR

& TRIAC

Global Market

Footprint

19

STMicroelectronics - Thyristor & AC Switches

主要家电

智能家居工业自动化

小家电

SCR & TRIACs遍布于各种应用中

20

STMicroelectronics - Thyristor & AC Switches

• To each load its switch:

• ACS™ < 2A (Actuator drives)

• ACST ≥ 2A (Power Switches)

• 过电压保护

• 800V & Hi-TJ options

• 应用的强壮性

• 5-10mA 门级电流

特点

• 减小PCB面积

• 提高可靠性

• EMC: EOS 2kV and EFT 6kV

• MCU直接驱动

益处

st.com/thyristors

0V

0A

VT

IT8/20µs surge

VPK = VCL

dI/dt=100A/µs

1.2/50µs surge

IEC61000-4-5

2kVVALVE

ACS™

AC

MCU

ACHEATER

ACST

MOTOR DRIVE

ACMOTOR

ACST ACST

HEATINGACTUATOR DRIVE

过电压保护交流开关ACS™ 及 ACST

AC

TRIAC I

N

V

E

R

T

E

R

T 及 H 系列双向可控硅高性能、高温 150oc

21

STMicroelectronics - Thyristor & AC Switches

• 高温可靠性

• 应用鲁棒性

• MCU直接驱动

• EMC for EFT 6kV

• PCB 设计灵活性

Inverter inrush limiter

TRIAC

AC M

Speed driveHeater / thermostat

HEATER

TRIAC

AC

• 最高动作节温150°C

• 高抗干扰能力

• 数字电平驱动可选

• 击穿电最高800 V

• 各种封装选择

Application Robustness includes Noise Immunity (dV/dt) and Turn Off Commutation (dI/dt)c

Thermal Robustness includes thermal guardband offered by junction temperature and package thermal dissipation st.com/thyristors

特点 益处

Standard

TRIAC

Ap

plic

atio

n R

ob

ustn

ess (

Lo

g)

Thermal Robustness

Std TRIAC

T Series (Hi-TJ)

H Series

TJ 150°C

高压双向可控硅 22

STMicroelectronics - Thyristor & AC Switches

• 拥有2500V/µs 抗干扰能力

• 承受 20A/ms关断能力

• 高的热性能

特点

• 固态继电器或机架外壳

• 增强开关寿命至 6Mcycles

（ 54A(RMS) / ∆TJ = 45°C ）

益处

MOTOR

L1

L2

L3

Hybrid motor starter

LOAD

L1

L2

L3

Motor soft starter

APPLICATION: 3-phase loads

st.com/thyristors

1200V

High Application Robustness For 3-phase Ac Loads

高温晶闸管更好的可靠性和紧凑的设计

23

STMicroelectronics - Thyristor & AC Switches

• 热性能保证

• 减小散热器

• 容易设计

• 精准的驱动电流

• 高实用性

益处• 有效电流最高 80A

• 耐压 1200 V at 150 °C

• 窄的触发电流

• 高抗干扰能力

• 表面贴片封装可选

特点

SCR

3-Phase R-RegulatorControlled bridge SSR

st.com/thyristors

AEC-Q101 Fully Qualified SCR

TN3050H-12GY

TN3050H-12WY

TN5050H-12WY

+

SCR SCR

LO

AD

ST IGBT Finder

ST MOSFET Finder

器件浏览ST App Finder

24

ST SCR&Triac Finder