Введение: Нитрид галлия (GaN) и карбид кремния (SiC) обладают превосходными физическими свойствами для полупроводников третьего поколения, что открывает большие возможности для улучшения характеристик силовых электронных устройств. Являясь наиболее базовым полупроводниковым компонентом системы электропитания, силовые устройства на основе SiC значительно повысили энергоэффективность в широком спектре военных и гражданских применений, таких как электромобили, высокоскоростные железные дороги, подключение к электросетям солнечной и ветровой энергетики, источники бесперебойного питания (ИБП), электромагнитные излучатели и другие области, и стали новым фаворитом на рынке новой энергетики.    
           

Пообщайтесь перед началом.

Важность полупроводниковых полупроводниковых устройств третьего поколения заключается в увеличении мощности, повышении эффективности и уменьшении размеров, что нельзя игнорировать. Страна постепенно уделяет все больше внимания полупроводниковой отрасли, и рынок капитала также начинает обращать на нее внимание. Особенно в условиях продолжающейся торговой войны все еще больше осознают важность собственного производства силовых полупроводниковых устройств. Как и в игре, где для синтеза артефактов необходимо оборудование, вопрос силовых полупроводниковых устройств является темой, которую нельзя обойти стороной ни при каких обстоятельствах. В настоящее время в отечественном секторе полупроводниковых полупроводниковых устройств третьего поколения появились и чрезвычайно активны команды. Среди них компания Pinejie, которая производит силовые полупроводниковые устройства на основе карбида кремния с превосходными характеристиками.  
Давайте формально обсудим аспекты превосходных характеристик SiC.  
           

Значение потерь силового устройства

Важным показателем работоспособности силового устройства являются его полные потери, которые состоят из двух частей. Одна из них —потеря проводимости(Потери проводимости) Один из нихкоммутационные потери(Потери при переключении). Другими словами, чем ниже потери, тем выше эффективность, что приводит к уменьшению размеров, повышению эффективности и снижению веса, что больше подходит для современных задач. Например, одной из важных причин, по которой Tesla Model 3 смогла снизить цену примерно до 250 000 долларов, стало использование решения на основе SiC, которое улучшило характеристики батареи, уменьшило ее размеры и вес, тем самым снизив другие затраты.

Чтобы помочь поставщикам приложений и инвесторам понять, как в отрасли сравниваются и оцениваются силовые полупроводниковые приборы и их основные параметры, мы проведем горизонтальное сравнение каждого из них и кратко прокомментируем технические преимущества и недостатки продукции SiC MOSFET от каждой компании.  
           

                           派恩杰参数领先

В силовой электронике старого поколения, из-за низкой частоты переключения, потери проводимости играют доминирующую роль. Один из основателей этой отрасли и академик Национальной академии наук.Профессор Джаянт Б. Балига(далее именуемый Башен) Еще в 1989 году был предложен коэффициент качества для оценки потерь проводимости силовых устройств.

(см. [i]), ε, где — диэлектрическая постоянная полупроводникового материала, μ — подвижность электронов,E_CЭто пробивное электрическое поле. Согласно формуле Башена, если принять коэффициент пробивного поля кремния за 1 единицу, то коэффициент пробивного поля карбида кремния (SiC) равен 231 единице. В чем смысл? Это показывает, что при изготовлении многоканальных силовых устройств (MOSFET, диодов Шоттки и т. д.) с одинаковым высоким напряжением сопротивление в открытом состоянии материалов SiC в 230 раз меньше! Это означает, что потери проводимости устройств на основе SiC в 230 раз меньше, чем у устройств на основе кремния при том же токе! Нормализованный коэффициент пробивного поля GaN относительно кремния составляет 2097, а Ga2O3 — 6170! Если говорить простым языком, Башен предсказал еще в 1980-х годах,Будущее силовых полупроводников должно быть связано с полупроводниками с широкой запрещенной зоной.!
 

 

Изображение i
 
 

Джаянт Б. Балига   
За последние 20 лет развитие силовой электроники привело к открытию того, что более высокая частота переключения переключателей позволяет сократить использование пассивных компонентов, таких как конденсаторы и индукторы, в схеме, а также уменьшить объем и вес системы. Однако с увеличением частоты системы потери при переключении силовых устройств становятся все более значительными, а стоимость и объем необходимой системы охлаждения соответственно возрастают, в результате чего дальнейшее увеличение частоты делает невозможным существенную оптимизацию системы. Другой известный профессор,Алекс К. ХуангВ 2004 году был предложен коэффициент качества, который всесторонне оценивает потери проводимости и потери при переключении устройства.

(см. [ii]), где R_{ДС, вкл.}сопротивление устройства в открытом состоянии пропорционально потерям проводимости Q._gdЭто заряд, накопленный в емкости Миллера между затвором и стоком устройства, и он пропорционален потерям при переключении. В то же время, поскольку R_{ДС, вкл.}Обратно пропорциональна площади устройства, Q_gdВ зависимости от площади устройства, их продукт лишь компенсирует влияние площади устройства (или стоимости), показывая общий уровень потерь устройства при работе на высоких частотах. Проще говоря, чем меньше коэффициент качества HDFM, тем лучше общее качество устройства.Чем меньше потери, тем выше эффективность. !
 
 

Алекс К. Хуанг  
Используя этот метод, сравним характеристики продукции основных поставщиков SiC MOSFET-транзисторов на рынке:
     

фабрика	Infineon	итальянский закон	Кори	РИМ	Сосновая сойка	Отечественный бренд
Origin	Европа	Европа	США	Япония	Китай	Китай
Технологическая платформа	траншея первого поколения	самолет второго поколения	самолет третьего поколения	траншея третьего поколения	самолет третьего поколения	Нет? Самолет поколения
Rds,on (m?)	90	60	75	80	80	80
Qгд (нКл)	5	35	20	25	9.3	54
	21.2	45.8	38.7	44.7	27.3	65.7
Нормализованный HDFM	1	2.16	1.83	2.11	1.29	3.10
*Приведенные выше данные взяты из общедоступной таблицы данных, размещенной в интернете.

Давайте сначала сделаем выводы, опираясь на эту сравнительную таблицу.В области планарной МОП-технологии продукция компании Pinejie Semiconductor, как отечественного бренда, уже занимает лидирующие позиции в мире и очень близка к траншейной МОП-технологии со сложными технологическими процессами!В идеальных условиях, при том же сценарии применения, если в качестве эталона используется новейшее устройство CoolSiC от Infineon, и общее энергопотребление устройства составляет не менее 10 Вт, то энергопотребление SiC MOSFET от Penjie составляет 12.9 Вт, энергопотребление продукции Kerui — 18.3 Вт, энергопотребление STMicroelectronics и Rohm — около 21 Вт, а энергопотребление продукции отечественного производителя — 31 Вт.

Заключение

В условиях электрификации транспортных средств, развития новой инфраструктуры и других проектов, устройства на основе карбида кремния станут центральным элементом стратегического планирования крупных электростанций. Tesla активно сотрудничает с STMicroelectronics, а Volkswagen поддерживает Кори... Электростанции, которые смогут использовать новейшие технологии и производственные мощности в области силовых устройств на основе карбида кремния, получат несравненные стратегические преимущества.

Предупреждение: Данная статья воспроизведена из книги «Три с половиной поколения алхимиков», которая поддерживает защиту прав интеллектуальной собственности. Пожалуйста, укажите первоисточник и автора перепечатки. В случае обнаружения каких-либо нарушений, пожалуйста, свяжитесь с нами для удаления публикации.

Номер телефона компании: +86-0755-83044319
Факс: +86-0755-83975897
Почта: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 Менеджер Ли

QQ: 332496225 Менеджер Цю

Адрес: Комната 809, корпус C, технологический корпус Чжаньтао, проспект Миньчжи, 1079, новый район Лунхуа, Шэньчжэнь.