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新生功率半导体重出

加入时间:2013-9-26 录入:admin

        “功率半导体”多被用于转换器及逆变器等电力转换器进行电力操控。当前,功率半导体资料正迎来资料更新换代,这些新资料即是SiC(碳化硅)和GaN(氮化镓),二者的物理特性均优于如今运用的Si(硅),作为“节能主力”受到了电力公司、汽车厂商和电子厂商等的极大等待。将Si换成GaN或SiC等化合物半导体,可大幅进步商品功率并减小尺度,这是Si功率半导体元件(以下简称功率元件)无法完成的。

  当前,许多范畴都将Si二极管、MOSFET及IGBT(绝缘栅双极晶体管)等晶体管用作功率元件,比方供电体系、电力机车、混合动力汽车、工厂内的出产设备、光伏发电体系的功率调节器、空调等白色家电、服务器及个人电脑等。这些范畴运用的功率元件的资料或许不久就将被GaN和SiC所代替。
  例如,SiC已开端用于铁路车辆用马达的逆变器设备以及空调等。
  电能丢失可下降50%以上
  运用以GaN和SiC为资料的功率元件之所以能下降电能丢失,是因为能够下降导通时的丢失和开关丢失。比方,逆变器选用二极管和晶体管作为功率元件,仅将二极管资料由Si换成SiC,逆变器的电能丢失就能够下降15~30%左右,若是晶体管资料也换成SiC,则电能丢失可下降一半以上。
  有助于商品完成小型化
   电能丢失下降,发热量就会相应削减,因而可完成电力转换器的小型化。运用GaN和SiC制造的功率元件具有两个能使电力转换器完成小型化的特性:可进行高速开关动作和耐热性较高。
  GaN和SiC功率元件能以Si功率元件数倍的速度进行开关。开关频率越高,电感器等构成电力转换器的部件就越简略完成小型化。
  耐热性方面,Si功率元件在200℃就达到了极限,而GaN和SiC功率元件均能在温度更高的环境下作业,这样就能够减小或许省去电力转换器的冷却组织。
  这些长处源于GaN和SiC具有的物理特性。与Si比较,二者均具有击穿电压高、带隙宽、导热率高、电子饱满速率高、载流子迁移率高级特色。
  在GaN和SiC功率元件中,首先商品化的是SiC。尤其是SiC二极管的运用往后似会迅猛添加。
  除了2001年开端完成SiC二极管商品化的德国英飞凌科技外,美国科锐和意法合资公司意法半导体等厂商也现已推出了商品。在日本,罗姆、新日本无线及瑞萨电子等投产了SiC二极管。许多公司在开发肖特基势垒二极管(SBD),科锐等有些公司还推出了组合肖特基结和pn结的“JBS(junction barrier schottky)结构”二极管。
  基板供求情况好转
  从事SiC二极管的公司之所以添加,是因为制造功率元件不行短少的SiC基板的供给情况有了好转。比方,结晶缺点削减使得SiC基板质量进步,并且基板的大口径化也有了发展。口径为4英寸的商品正逐渐变成干流。2012年还将开端样品供货6英寸商品,2013年似将有望开端量产。
  别的,基板厂商的添加引发了价格竞争,基板比曾经廉价了。从事外延基板(层叠外延层)厂商的添加也下降了进入SiC二极管事务的门槛。
  除了基板的供给情况好转外,功率Si二极管“与Si晶体管比较,功能进步的地步比较小”(熟知功率元件的技术人员),这也促运用户运用SiC二极管。
  有观念以为,Si二极管尽管结构简略,但相应地“功能的进步在日益挨近极限,用SiC来替代Si的趋势往后可能会添加”
 
 
 
 
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