Pendahuluan: Galium Nitrida (GaN) dan Silikon Karbida (SiC) memiliki sifat fisik material yang sangat baik untuk semikonduktor generasi ketiga, memberikan ruang lebih besar untuk meningkatkan kinerja perangkat elektronik daya. Sebagai komponen semikonduktor paling dasar dari sistem catu daya, perangkat daya SiC telah sangat meningkatkan efisiensi daya dan energi dalam berbagai skenario aplikasi militer dan sipil, seperti kendaraan listrik, kereta api kecepatan tinggi, koneksi jaringan energi surya dan angin, catu daya tak terputus UPS, pelepasan elektromagnetik, dan bidang lainnya, dan telah menjadi favorit baru di pasar energi baru.    
           

Ngobrol sebelum dimulai

Pentingnya perangkat daya setengah generasi ketiga adalah untuk meningkatkan daya, meningkatkan efisiensi, dan mengurangi ukuran, yang tidak dapat diabaikan. Negara ini secara bertahap semakin memperhatikan bidang semikonduktor, dan pasar modal juga mulai memperhatikannya. Terutama dalam perang dagang yang sedang berlangsung, semua orang semakin menyadari pentingnya produksi perangkat daya secara mandiri. Sama seperti peralatan yang dibutuhkan dalam permainan, untuk mensintesis artefak, elemen perangkat daya adalah topik yang tidak dapat dihindari apa pun yang terjadi. Saat ini, tim domestik di sektor perangkat daya setengah generasi ketiga juga telah muncul dan sangat aktif. Di antaranya, Perusahaan Pinejie telah memproduksi perangkat daya silikon karbida dengan kinerja yang sangat baik.  
Mari kita bahas secara formal aspek-aspek kinerja SiC yang sangat baik.  
           

Nilai kerugian perangkat daya

Indikator penting dari kinerja suatu perangkat daya tidak lain adalah total kerugiannya, yang terdiri dari dua bagian. Salah satunya adalahkehilangan konduksi(Kerugian Konduksi) Satu adalahkerugian peralihan(Kerugian Pengalihan). Dengan kata lain, semakin rendah kerugiannya, semakin tinggi efisiensinya, sehingga menghasilkan ukuran yang lebih kecil, efisiensi yang lebih tinggi, dan bobot yang lebih ringan, yang lebih sesuai untuk kebutuhan aplikasi modern. Misalnya, salah satu alasan penting mengapa Tesla Model 3 mampu menurunkan harga hingga sekitar 250,000 adalah karena mereka menggunakan solusi SiC, yang meningkatkan kinerja baterai dan mengurangi ukuran serta berat, sehingga mengurangi biaya lainnya.

Untuk membantu vendor aplikasi dan pihak modal memahami bagaimana perangkat semikonduktor daya dan parameter utamanya dibandingkan dan dievaluasi di industri, kami akan membandingkan masing-masing secara horizontal dan secara singkat mengomentari keunggulan dan kekurangan teknis dari produk perangkat SiC MOSFET masing-masing perusahaan di bawah ini.  
           

                           派恩杰参数领先

Pada aplikasi elektronika daya generasi lama, karena frekuensi switching yang rendah, kerugian konduksi memainkan peran dominan. Seorang pencetus industri ini dan seorang akademisi dari Akademi Sains Nasional.Profesor Jayant B. Baliga(selanjutnya disebut Bashen) Sejak tahun 1989, faktor kualitas untuk mengevaluasi kerugian konduksi perangkat daya telah diusulkan.

(lihat [i]), ε di mana adalah konstanta dielektrik bahan semikonduktor, μ adalah mobilitas elektron,E_Cadalah medan listrik tembus. Menurut rumus Bashen, jika kita mengambil faktor BFM material silikon sebagai 1 unit, maka faktor BFM material SiC adalah 231 unit. Apa intinya? Ini menunjukkan bahwa ketika membuat perangkat daya multi-sub (MOSFET, dioda Schottky, dll.) dengan tegangan tinggi yang sama, resistansi on material SiC 230 kali lebih kecil! Ini berarti bahwa kerugian konduksi perangkat SiC 230 kali lebih kecil daripada perangkat silikon pada arus yang sama! BFM GaN yang dinormalisasi relatif terhadap silikon adalah 2097, dan Ga2O3 adalah 6170! Singkatnya, dalam bahasa awam, Ba Shen telah memprediksi sejak tahun 1980-an,Masa depan semikonduktor daya harus didominasi oleh semikonduktor dengan celah pita lebar.!
 

 

Gambar i
 
 

Jayant B.Baliga   
Dengan perkembangan teknologi elektronika daya dalam 20 tahun terakhir, orang-orang telah menemukan bahwa frekuensi switching yang lebih tinggi dapat mengurangi penggunaan komponen pasif seperti kapasitor dan induktor dalam rangkaian, dan mengurangi volume dan berat sistem. Namun, seiring meningkatnya frekuensi sistem, kerugian switching perangkat daya menjadi semakin signifikan, dan biaya serta volume sistem pendingin yang dibutuhkan juga meningkat, sehingga sistem tidak dapat dioptimalkan secara signifikan dengan meningkatkan frekuensi lebih lanjut. Profesor terkenal lainnya,Alex Q.HuangPada tahun 2004, diusulkan faktor kualitas yang secara komprehensif mengevaluasi kerugian konduksi dan kerugian switching pada perangkat.

(lihat [ii]), di mana R_{ds, aktif}adalah resistansi aktif perangkat, yang berbanding lurus dengan kerugian konduksi, Q._gdIni adalah muatan yang tersimpan dalam kapasitansi Miller gerbang-ke-drain perangkat dan berbanding lurus dengan kerugian switching. Pada saat yang sama, karena R_{ds, aktif}Berbanding terbalik dengan luas perangkat, Q_gdSebanding dengan luas perangkat, produk mereka hanya mengimbangi dampak luas perangkat (atau biaya), menunjukkan tingkat kerugian keseluruhan perangkat di bawah operasi frekuensi tinggi. Dalam istilah awam, semakin kecil faktor kualitas HDFM, semakin baik kualitas keseluruhan perangkat.Semakin kecil kerugian, semakin tinggi efisiensinya. !
 
 

Alex Q.Huang  
Dengan menggunakan metode ini, mari kita bandingkan kinerja produk dari pemasok MOSFET SiC utama di pasaran:
     

pabrik	Infineon	hukum Italia	Corey	Roma	Burung Pinus Jay	Merek dalam negeri
Asal	Eropa	Eropa	Amerika Serikat	Jepang	Tiongkok	Tiongkok
Platform teknologi	parit generasi pertama	pesawat generasi kedua	pesawat generasi ketiga	parit generasi ketiga	pesawat generasi ketiga	Pesawat generasi No.?
Rds,on (m?)	90	60	75	80	80	80
Qgd (nC)	5	35	20	25	9.3	54
	21.2	45.8	38.7	44.7	27.3	65.7
HDFM yang dinormalisasi	1	2.16	1.83	2.11	1.29	3.10
*Data di atas berasal dari lembar data yang dapat diunduh secara publik di internet.

Mari kita tarik kesimpulan terlebih dahulu melalui tabel perbandingan ini.Dalam teknologi MOS planar, sebagai merek domestik, produk Pinejie Semiconductor sudah menjadi yang terdepan di dunia, dan sangat dekat dengan teknologi MOS trench dengan proses yang kompleks!Dalam kondisi ideal, untuk skenario aplikasi yang sama, jika perangkat CoolSiC terbaru dari Infineon digunakan sebagai tolok ukur, dan konsumsi daya keseluruhan perangkat setidaknya 10W, maka konsumsi daya MOSFET SiC dari Penjie adalah 12.9W, konsumsi daya produk Kerui adalah 18.3W, konsumsi daya STMicroelectronics dan Rohm mendekati 21W, dan konsumsi daya merek domestik adalah 31W.

Kesimpulan

Didorong oleh elektrifikasi kendaraan transportasi, infrastruktur baru, dan proyek-proyek lainnya, perangkat silikon karbida akan menjadi fokus tata letak strategis pembangkit listrik utama. Tesla sepenuhnya bekerja sama dengan STMicroelectronics, dan Volkswagen merangkul Corey... Pembangkit listrik yang dapat memanfaatkan teknologi dan kapasitas produksi perangkat daya SiC terbaru akan memperoleh keunggulan strategis yang tak tertandingi.

Penafian: Artikel ini direproduksi dari "Tiga Setengah Generasi Alkemis", yang mendukung perlindungan hak kekayaan intelektual. Harap sebutkan sumber asli dan penulis dari cetakan ulang tersebut. Jika ada pelanggaran, silakan hubungi kami untuk menghapusnya.

Nomor telepon perusahaan: +86-0755-83044319
Faks/FAX: +86-0755-83975897
Surel: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 Manajer Li

QQ: 332496225 Manajer Qiu

Alamat: Ruang 809, Gedung C, Gedung Teknologi Zhantao, No. 1079 Jalan Minzhi, Distrik Baru Longhua, Shenzhen