高溫高壓和高電流密度低損耗功率器件
發(fā)布時間:2020/11/14 15:58:12 訪問次數(shù):847
不同于更適合模擬射頻應(yīng)用的GaN,SiC材料在功率器件方面的表現(xiàn)更值得期待。相比于傳統(tǒng)硅材料,在相同的功率等級下,選擇SiC器件可以讓設(shè)備中功率器件的數(shù)量、散熱器的體積、濾波元件體積大大減小,同時效率也有大幅度的提升。這些優(yōu)勢來自于SiC材料更為出色的物理特性。
由于具有比硅寬得多的禁帶寬度,SiC具有更高的臨界雪崩擊穿電場強(qiáng)度和載流子飽和漂移速度、較高的熱導(dǎo)率和相差不大的載流子遷移率。在高溫特性方面,SiC的晶體結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定,其能帶寬度是硅材料的兩倍以上,因此SiC所能承受的溫度更高,最大工作溫度可到600oC。在高壓方面,寬禁帶特性讓SiC的擊穿場比硅強(qiáng)十倍多,因此SiC器件的阻斷電壓比硅器件高很多。
在高功率密度方面,SiC的熱導(dǎo)系數(shù)是硅的2.5倍,飽和電子漂移率是硅的2倍,所以SiC器件能在更高的開關(guān)頻率下工作,并能大幅提高電流密度。SiC器件的導(dǎo)通損耗比Si器件小很多,受溫度的影響也更小。
SiC功率器件可以有效實現(xiàn)電力電子系統(tǒng)的高效率、小型化和輕量化。SiC功率器件的能量損耗只有Si器件的50%,發(fā)熱量只有Si器件的50%。
近年來,由于高溫高壓和高電流密度應(yīng)用的迫切需求,SiC器件應(yīng)用逐漸廣泛,隨之而來的是制造工藝逐漸成熟,材料價格快速下降,應(yīng)用范圍也進(jìn)一步擴(kuò)大,特別是在功率二極管、MOSFET以及晶閘管和絕緣柵雙極晶體管(IGBT)等領(lǐng)域,SiC材料的器件幾乎篤定將成為新一代主流的低損耗功率器件。
東芝MOSFET與其他公司同類產(chǎn)品的VGSS和Vth對比,東芝半導(dǎo)體很早就將SiC作為功率器件發(fā)展尤為重要的未來方向,在這個新興的功率器件發(fā)展跑道上,一方面深耕SiC工藝改進(jìn),開發(fā)出更多具有出色技術(shù)優(yōu)勢的功率器件產(chǎn)品,另一方面則深化器件的低成本,希望逐步將SiC功率器件的性價比提升到硅基器件的水平,從而讓更多的設(shè)計選擇SiC器件。
東芝還將根據(jù)市場的需求,不斷引入更新的技術(shù)指標(biāo),借助東芝既有的功率器件研發(fā)技術(shù)和服務(wù)優(yōu)勢,在電源系統(tǒng)設(shè)計中的高效功率器件替代方面不斷催生新的市場需求,從而將SiC功率器件服務(wù)到更廣泛的開發(fā)者設(shè)計需求中。
(素材來源:eccn.如涉版權(quán)請聯(lián)系刪除。特別感謝)
不同于更適合模擬射頻應(yīng)用的GaN,SiC材料在功率器件方面的表現(xiàn)更值得期待。相比于傳統(tǒng)硅材料,在相同的功率等級下,選擇SiC器件可以讓設(shè)備中功率器件的數(shù)量、散熱器的體積、濾波元件體積大大減小,同時效率也有大幅度的提升。這些優(yōu)勢來自于SiC材料更為出色的物理特性。
由于具有比硅寬得多的禁帶寬度,SiC具有更高的臨界雪崩擊穿電場強(qiáng)度和載流子飽和漂移速度、較高的熱導(dǎo)率和相差不大的載流子遷移率。在高溫特性方面,SiC的晶體結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定,其能帶寬度是硅材料的兩倍以上,因此SiC所能承受的溫度更高,最大工作溫度可到600oC。在高壓方面,寬禁帶特性讓SiC的擊穿場比硅強(qiáng)十倍多,因此SiC器件的阻斷電壓比硅器件高很多。
在高功率密度方面,SiC的熱導(dǎo)系數(shù)是硅的2.5倍,飽和電子漂移率是硅的2倍,所以SiC器件能在更高的開關(guān)頻率下工作,并能大幅提高電流密度。SiC器件的導(dǎo)通損耗比Si器件小很多,受溫度的影響也更小。
SiC功率器件可以有效實現(xiàn)電力電子系統(tǒng)的高效率、小型化和輕量化。SiC功率器件的能量損耗只有Si器件的50%,發(fā)熱量只有Si器件的50%。
近年來,由于高溫高壓和高電流密度應(yīng)用的迫切需求,SiC器件應(yīng)用逐漸廣泛,隨之而來的是制造工藝逐漸成熟,材料價格快速下降,應(yīng)用范圍也進(jìn)一步擴(kuò)大,特別是在功率二極管、MOSFET以及晶閘管和絕緣柵雙極晶體管(IGBT)等領(lǐng)域,SiC材料的器件幾乎篤定將成為新一代主流的低損耗功率器件。
東芝MOSFET與其他公司同類產(chǎn)品的VGSS和Vth對比,東芝半導(dǎo)體很早就將SiC作為功率器件發(fā)展尤為重要的未來方向,在這個新興的功率器件發(fā)展跑道上,一方面深耕SiC工藝改進(jìn),開發(fā)出更多具有出色技術(shù)優(yōu)勢的功率器件產(chǎn)品,另一方面則深化器件的低成本,希望逐步將SiC功率器件的性價比提升到硅基器件的水平,從而讓更多的設(shè)計選擇SiC器件。
東芝還將根據(jù)市場的需求,不斷引入更新的技術(shù)指標(biāo),借助東芝既有的功率器件研發(fā)技術(shù)和服務(wù)優(yōu)勢,在電源系統(tǒng)設(shè)計中的高效功率器件替代方面不斷催生新的市場需求,從而將SiC功率器件服務(wù)到更廣泛的開發(fā)者設(shè)計需求中。
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