今天这篇文章来自三菱，主要内容是SiCSLIMDIP功率模块在家电领域的性能优势，
先介绍背景
1997年，三菱提出双列直插式智能功率模块（DIPIPM，Dual-In-LinePackageIntelligentPowerModule）概念
该模块集成了功率器件（SiIGBT与SiFRD）、低压集成电路（LVIC）和高压集成电路（HVIC）栅极驱动器，以及保护电路，适用于高性价比的逆变应用。
此后，三菱陆续推出多种不同系列的DIPIPM，额定电压包括600V和1200V，具有多种额定电流值和拓扑结构。
其中，2015年推出的采用600VSiRC-IGBT的SLIMDIP（超薄双列直插式智能功率模块），在家电和低功率工业驱动应用中备受青睐
近年，为满足降低功耗、提升效率的需求，三菱开发了两款新型SLIMDIP，
一款采用SiCMOSFET与RC-IGBT混合结构（HybridSiCSLIMDIP），另一款采用全SiCMOSFET结构（FullSiCSLIMDIP）
两款产品均采用SLIMDIP封装，额定值为15A/600V，
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看这张图
左上角是之前的SiIGBT与SiSJMOSFET并联的SuperMiniDIPIPM模块，
左中是采用SiIGBT的传统SLIMDIP模块，
右上角是SiIGBT与SiCMOSFET并联的SiCSLIMDIP混合模块，
从模块尺寸可以看出，相比SuperMiniDIPIPM，两种SLIMDIP将尺寸降低了30%，
在HybridSiCSLIMDIP中，每只RC-IGBT芯片都与一只SiCMOSFET芯片并联，通过引入SiCMOSFET降低通态压降，进而降低模块的导通损耗。
另外，两种SiCSLIMDIP的引脚排列、驱动电压（15V单电源）、保护功能与传统硅基SLIMDIP完全兼容，便于升级替换。
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混合SiCSLIMDIP静态特性如上，横轴是导通压降，纵轴是导通电流，
这张图的关键信息在于——随着电流的增大，主导电流传导的器件会发生改变，
小电流下SiCMOSFET主导，大电流下SiRC-IGBT主导，
整个曲线是两种器件共同作用后的复合结果，
有此差异，本质在于，SiCMOSFET是单极型器件，导通曲线在原点附近近似线性（所谓的线性区），
即，在极低的电压/电流下，MOSFET就开始导通，
但SiIGBT是双极型器件，存在约0.7V的内置电势，低于该电压时几乎不导通，
于是小电流下，电流几乎全部从SiCMOSFET通过。
可参考这篇文章，
轻载工况下，SiCMOSFET与SiIGBT之对比
混合SiCSLIMDIP的这种特性对家电和泵类应用极具价值，
空调、冰箱、洗衣机等变频家电，电机大部分时间并非运行在额定功率下，而是处于低负载或待机状态的“稳态轻载运行”，
若使用混合SiCSLIMDIP，轻载时由SiCMOSFET主导导通，发挥其导通电阻极低的优势，降低轻载损耗，
而需要高扭矩（大电流）运行时，RC-IGBT又能发挥其大电流优势。
因此相比SiIGBTSLIMDIP，混合SiCSLIMDIP在整个电流范围内（尤其是关键的轻载区）的静态特性更优。
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三种模块的损耗对比柱状图如上，
相比SLIMDIP-L和SLIMDIP-W（这两种都是SiRC-IGBT模块），混合SiCSLIMDIP的总损耗分别降低47%、40%，
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这张图，横轴为逆变器输出电流，纵轴为结壳温差（功率芯片结温与模块外壳底部可测量点温度的差值），
想象一条垂直于纵轴的直线，即，在相同结壳温差下，混合SiCSLIMDIP可实现更大的输出电流，
想象一条垂直于横轴的直线，即，混合SiCSLIMDIP可通过更小的结壳温差，实现相同的输出电流。
若以逆变器输出电流7.5A计算，相比SLIMDIP-L和SLIMDIP-W，混合SiCSLIMDIP的结壳温差可降低34%（约8K）。
接下来，聊聊全SiCSLIMDIP，
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如上，SiSLIMDIP与全SiCSLIMDIP的性能对比，左图是正向导通特性，右图是反向导通特性，
对比很明显，全SiCSLIMDIP均从原点出发，而SiSLIMDIP则要缓慢过渡一段，曲线才开始上扬，
此即小电流下SiCMOSFET相比SiIGBT优势的直观体现，
无论正反，在图中所示范围内的任一电流下，全SiCSLIMDIP的导通压降均明显低于SiSLIMDIP，体现前者降低功耗之效果。
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SiSLIMDIP与全SiCSLIMDIP的开关损耗对比如上，
相比SiSLIMDIP，全SiCSLIMDIP的开通损耗降低很多，关断损耗略有降低，总开关损耗明显降低，
究其原因，还是单极型器件or双极型器件的结构差异，使得全SiCSLIMDIP中不存在IGBT拖尾电流导致的大关断损耗。
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这张图，展现全SiCSLIMDIP在不同频段下的优势，
横轴是载波频段，即逆变器PWM开关频率，纵轴是模块有效输出电流，
在所有频段下，全SiCSLIMDIP可提供的输出电流大小几乎都居于四种模块之首（低频下略低于SiSLIMDIP-X），
更高的输出电流本质上仍然源于更低的损耗。
另外可以看到，随着频率升高，四种模块的输出电流都在减小，
这是因为频率升高会带来开关损耗的增加，进而导致结温升高。为了确保芯片结温保持在125℃以下，不得不降低输出电流。
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如上，空调工况下三种模块损耗仿真结果，
仿真条件为：输出电流1.5Arms、载波频率5kHz，正弦PWM，VDD/VCC=300V，VD=15V，功率因数PF=0.8，调制比M=1，
相比SiSLIMDIP，混合SiCSLIMDIP和全SiCSLIMDIP的损耗均明显降低，全SiCSLIMDIP的损耗降幅甚至达到82%，
有此差异，原因仍然是引入单极型器件SiCMOSFET。
空调大部分时间处于非满负荷运行状态（低负载），如此巨大的损耗降幅意味着空调在绝大多数运行时间里的耗电量显著下降，符合目前的能源利用趋势。
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如上，洗衣机工况下三种模块损耗仿真结果，
仿真条件为：输出电流7.5Arms、载波频率15kHz，正弦PWM，VDD/VCC=300V，VD=15V，功率因数PF=0.8，调制比M=1，
输出电流更大、载波频率更高，
相比SiSLIMDIP，混合SiCSLIMDIP和全SiCSLIMDIP的损耗仍有明显降低，全SiCSLIMDIP的损耗降幅达到65%，
由此可见，在更宽的频段、更大的负载应用场景下，引入SiCMOSFET依然能带来功耗的显著降低。
小结：
1、三菱推出两款引入SiC技术的功率模块，
一款采用SiCMOSFET与RC-IGBT混合结构（HybridSiCSLIMDIP），另一款采用全SiCMOSFET结构（FullSiCSLIMDIP），
两款产品均采用SLIMDIP封装，额定值为15A/600V。
2、空调工况下，相比SiSLIMDIP，混合SiCSLIMDIP和全SiCSLIMDIP的损耗均明显降低，全SiCSLIMDIP的损耗降幅甚至达到82%，
3、洗衣机工况下，相比SiSLIMDIP，混合SiCSLIMDIP和全SiCSLIMDIP的损耗仍有明显降低，全SiCSLIMDIP的损耗降幅达到65%。
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