今天这篇文章来自三菱，主要内容是SiC SLIMDIP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-Line Package Intelligent Power Module）概念，
该模块集成了功率器件（Si IGBT与Si FRD）、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600V Si RC-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SiC MOSFET与RC-IGBT混合结构（Hybrid SiC SLIMDIP），另一款采用全SiC MOSFET结构（Full SiC SLIMDIP），
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Si IGBT与Si SJ MOSFET并联的Super Mini DIPIPM模块，
左中是采用Si IGBT的传统SLIMDIP模块，
右上角是Si IGBT与SiC MOSFET并联的SiC SLIMDIP混合模块，
从模块尺寸可以看出，相比Super Mini DIPIPM，两种SLIMDIP将尺寸降低了30%，
在Hybrid SiC SLIMDIP中，每只RC-IGBT芯片都与一只SiC MOSFET芯片并联，通过引入SiC MOSFET降低通态压降，进而降低模块的导通损耗。
另外，两种SiC SLIMDIP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SiC SLIMDIP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SiC MOSFET主导，大电流下Si RC-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，SiC MOSFET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Si IGBT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SiC MOSFET通过。
可参考这篇文章，
混合SiC SLIMDIP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SiC SLIMDIP，轻载时由SiC MOSFET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Si IGBT SLIMDIP，混合SiC SLIMDIP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Si RC-IGBT模块），混合SiC SLIMDIP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SiC SLIMDIP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SiC SLIMDIP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SiC SLIMDIP，
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如上，Si SLIMDIP与全SiC SLIMDIP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SiC SLIMDIP均从原点出发，而Si SLIMDIP则要缓慢过渡一段，曲线才开始上扬，
此即小电流下SiC MOSFET相比Si IGBT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SiC SLIMDIP的导通压降均明显低于Si SLIMDIP， 体现前者降低功耗之效果。
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Si SLIMDIP与全SiC SLIMDIP的开关损耗对比如上，
相比Si SLIMDIP，全SiC SLIMDIP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SiC SLIMDIP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SiC SLIMDIP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SiC SLIMDIP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Si SLIMDIP-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Si SLIMDIP，混合SiC SLIMDIP和全SiC SLIMDIP的损耗均明显降低，全SiC SLIMDIP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SiC MOSFET。
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Si SLIMDIP，混合SiC SLIMDIP和全SiC SLIMDIP的损耗仍有明显降低，全SiC SLIMDIP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SiC MOSFET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SiC MOSFET与RC-IGBT混合结构（Hybrid SiC SLIMDIP），另一款采用全SiC MOSFET结构（Full SiC SLIMDIP），
两款产品均采用SLIMDIP封装，额定值为15A/600V。
2、空调工况下，相比Si SLIMDIP，混合SiC SLIMDIP和全SiC SLIMDIP的损耗均明显降低，全SiC SLIMDIP的损耗降幅甚至达到82%，
3、洗衣机工况下，相比Si SLIMDIP，混合SiC SLIMDIP和全SiC SLIMDIP的损耗仍有明显降低，全SiC SLIMDIP的损耗降幅达到65%。
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