Pengenalan: Galium Nitrida (GaN) dan Silikon Karbida (SiC) mempunyai sifat fizikal bahan yang sangat baik untuk semikonduktor generasi ketiga, menyediakan ruang yang lebih besar untuk meningkatkan prestasi peranti elektronik kuasa. Sebagai komponen semikonduktor paling asas sistem bekalan kuasa, peranti kuasa SiC telah meningkatkan kecekapan kuasa dan tenaga dengan ketara dalam pelbagai senario aplikasi ketenteraan dan awam, seperti kenderaan elektrik, kereta api berkelajuan tinggi, sambungan grid tenaga solar dan angin, bekalan kuasa tanpa gangguan UPS, lontaran elektromagnet dan medan lain, dan telah menjadi kegemaran baharu pasaran tenaga baharu.    
           

Bersembang sebelum permulaan

Kepentingan peranti separuh kuasa generasi ketiga adalah untuk meningkatkan kuasa, meningkatkan kecekapan, dan mengurangkan saiz, yang tidak boleh diabaikan. Negara ini secara beransur-ansur memberi perhatian yang lebih kepada bidang semikonduktor, dan pasaran modal juga mula memberi perhatian. Terutamanya dalam perang perdagangan yang berterusan, semua orang lebih menyedari kepentingan pengeluaran peranti kuasa secara bebas. Sama seperti peralatan yang diperlukan dalam permainan, untuk mensintesis artifak, elemen peranti kuasa adalah topik yang tidak boleh dielakkan walau apa pun. Pada masa kini, pasukan domestik dalam sektor peranti separuh kuasa generasi ketiga juga telah muncul dan sangat meriah. Antaranya, Syarikat Pinejie telah menghasilkan peranti kuasa silikon karbida dengan prestasi yang sangat baik.  
Mari kita bincangkan secara rasmi aspek prestasi cemerlang SiC.  
           

Nilai kerugian peranti kuasa

Petunjuk penting prestasi peranti kuasa tidak lebih daripada kehilangan keseluruhannya, yang terdiri daripada dua bahagian. Satu ialahkehilangan pengaliran(Kehilangan Pengaliran) Satu ialahkerugian menukar(Kerugian Penukaran). Dalam erti kata lain, semakin rendah kerugian, semakin tinggi kecekapannya, menghasilkan saiz yang lebih kecil, kecekapan yang lebih tinggi dan berat yang lebih ringan, yang lebih sesuai untuk keperluan aplikasi moden. Contohnya, salah satu sebab penting mengapa Tesla Model 3 dapat mengurangkan harga kepada sekitar 250,000 adalah kerana mereka menggunakan penyelesaian SiC, yang meningkatkan prestasi bateri dan mengurangkan saiz serta berat, sekali gus mengurangkan kos lain.

Untuk membantu vendor aplikasi dan pihak modal memahami bagaimana peranti semikonduktor kuasa dan parameter utamanya dibandingkan dan dinilai dalam industri, kami akan membandingkan setiap satu secara mendatar dan mengulas secara ringkas tentang kelebihan dan kekurangan teknikal produk peranti MOSFET SiC setiap syarikat di bawah.  
           

                           派恩杰参数领先

Dalam generasi aplikasi elektronik kuasa yang lebih lama, disebabkan oleh frekuensi pensuisan yang rendah, kehilangan konduksi memainkan peranan yang dominan. Pencetus industri ini dan ahli akademik Akademi Sains KebangsaanProfesor Jayant B. Baliga(selepas ini dirujuk sebagai Bashen) Seawal tahun 1989, faktor kualiti untuk menilai kehilangan pengaliran peranti kuasa telah dicadangkan

(lihat [i]), ε di mana ialah pemalar dielektrik bahan semikonduktor, μ ialah mobiliti elektron,E_Cialah medan elektrik pecahan. Menurut formula Bashen, jika kita mengambil faktor BFM bahan silikon sebagai 1 unit, maka faktor BFM bahan SiC ialah 231 unit. Apa gunanya? Ini menunjukkan bahawa apabila membuat peranti berbilang sub kuasa (MOSFET, diod Schottky, dll.) dengan voltan tinggi yang sama, rintangan hidup bahan SiC adalah 230 kali lebih kecil! Ini bermakna kehilangan pengaliran peranti SiC adalah 230 kali lebih kecil daripada peranti silikon di bawah arus yang sama! BFM GaN yang dinormalkan relatif kepada silikon ialah 2097, dan Ga2O3 ialah 6170! Secara ringkasnya, Ba Shen meramalkan seawal tahun 1980-an,Masa depan semikonduktor kuasa mesti dikuasai oleh semikonduktor jurang jalur yang luas!
 

 

Gambar i
 
 

Jayant B. Baliga   
Dengan perkembangan teknologi elektronik kuasa dalam tempoh 20 tahun yang lalu, orang ramai mendapati bahawa frekuensi pensuisan suis yang lebih tinggi dapat mengurangkan penggunaan komponen pasif seperti kapasitor dan induktor dalam litar, dan mengurangkan isipadu dan berat sistem. Walau bagaimanapun, apabila frekuensi sistem meningkat, kehilangan pensuisan peranti kuasa menjadi semakin ketara, dan kos serta isipadu sistem penyejukan yang diperlukan juga meningkat sewajarnya, mengakibatkan sistem tidak dapat dioptimumkan dengan ketara dengan meningkatkan frekuensi selanjutnya. Seorang lagi profesor terkenal,Alex Q. Huang, pada tahun 2004, mencadangkan faktor kualiti yang menilai secara komprehensif kehilangan pengaliran peranti dan kehilangan pensuisan.

(lihat [ii]), di mana R_{ds, pada}ialah rintangan peranti, berkadar terus dengan kehilangan konduksi, Q_gdIa adalah cas yang disimpan dalam kapasitans Miller get-to-drain peranti dan berkadar terus dengan kehilangan pensuisan. Pada masa yang sama, kerana R_{ds, pada}Berkadar songsang dengan luas peranti, Q_gdBerkadaran dengan luas peranti, produk mereka hanya mengimbangi impak luas (atau kos) peranti, menunjukkan tahap kehilangan keseluruhan peranti di bawah operasi frekuensi tinggi. Secara ringkasnya, semakin kecil faktor kualiti HDFM, semakin baik kualiti keseluruhan peranti.Semakin kecil kerugian, semakin tinggi kecekapan !
 
 

Alex Q. Huang  
Dengan menggunakan kaedah ini, mari kita bandingkan prestasi produk pembekal MOSFET SiC utama di pasaran:
     

kilang	Infineon	undang-undang Itali	Corey	Rome	Pine Jay	Jenama domestik
asal	Eropah	Eropah	USA	Jepun	China	China
Platform teknologi	parit generasi pertama	pesawat generasi kedua	pesawat generasi ketiga	parit generasi ketiga	pesawat generasi ketiga	Bukan? satah penjanaan
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 Dinormalkan	1	2.16	1.83	2.11	1.29	3.10
*Data di atas datang daripada helaian data yang boleh dimuat turun secara umum di Internet.

Mari kita buat kesimpulan terlebih dahulu melalui jadual perbandingan ini.Dalam teknologi MOS satah, sebagai jenama domestik, produk Pinejie Semiconductor sudah pun terkemuka di dunia, dan sangat hampir dengan teknologi MOS parit dengan proses yang kompleks!Dalam keadaan ideal, untuk senario aplikasi yang sama, jika peranti CoolSiC terkini Infineon digunakan sebagai penanda aras, dan penggunaan kuasa keseluruhan peranti tersebut sekurang-kurangnya 10W, penggunaan kuasa MOSFET SiC Penjie ialah 12.9W, penggunaan kuasa produk Kerui ialah 18.3W, penggunaan kuasa STMicroelectronics dan Rohm hampir kepada 21W, dan penggunaan kuasa jenama domestik ialah 31W.

Kesimpulan

Didorong oleh elektrifikasi kenderaan pengangkutan, infrastruktur baharu dan projek lain, peranti silikon karbida akan menjadi tumpuan susun atur strategik loji janakuasa utama. Tesla bekerjasama sepenuhnya dengan STMicroelectronics, dan Volkswagen merangkul Corey... Loji janakuasa yang dapat memanfaatkan teknologi terkini dan kapasiti pengeluaran peranti kuasa SiC akan memperoleh kelebihan strategik yang tiada tandingan.

Penafian: Artikel ini diterbitkan semula daripada "Tiga Separuh Generasi Alkimia", yang menyokong perlindungan hak harta intelek. Sila nyatakan sumber asal dan pengarang cetakan semula. Jika terdapat sebarang pelanggaran, sila hubungi kami untuk memadamkannya.

Nombor telefon syarikat: +86-0755-83044319
Faks/FAKS: +86-0755-83975897
E-mel: 1615456225@qq.com
SQ: 3518641314 Pengurus Li

QQ: 332496225 Pengurus Qiu

Alamat: Bilik 809, Bangunan C, Bangunan Teknologi Zhantao, No. 1079 Minzhi Avenue, Daerah Baharu Longhua, Shenzhen