Giriş: Galyum Nitrür (GaN) ve Silisyum Karbür (SiC), üçüncü nesil yarı iletkenler için mükemmel malzeme fiziksel özelliklerine sahip olup, güç elektroniği cihazlarının performansını iyileştirmek için daha büyük bir alan sağlamaktadır. Güç kaynağı sisteminin en temel yarı iletken bileşeni olarak SiC güç cihazları, elektrikli araçlar, yüksek hızlı trenler, güneş ve rüzgar enerjisi şebeke bağlantısı, UPS kesintisiz güç kaynağı, elektromanyetik püskürtme ve diğer alanlar gibi çok çeşitli askeri ve sivil uygulama senaryolarında güç ve enerji verimliliğini büyük ölçüde artırmış ve yeni enerji pazarının yeni gözdesi haline gelmiştir.    
           

Başlamadan önce sohbet edin

Üçüncü nesil yarı iletken cihazların önemi, gücü artırmak, verimliliği yükseltmek ve boyutu küçültmek olduğundan göz ardı edilemez. Ülke giderek yarı iletken alanına daha fazla ilgi gösteriyor ve sermaye piyasası da dikkat etmeye başlıyor. Özellikle devam eden ticaret savaşında, herkes bağımsız güç cihazı üretiminin öneminin daha da farkında. Tıpkı oyundaki gerekli ekipman gibi, sentezleme için güç cihazları unsuru da ne olursa olsun kaçınılamaz bir konu. Günümüzde, üçüncü nesil yarı iletken cihaz sektöründe yerli ekipler de ortaya çıkmış ve son derece hareketli bir şekilde faaliyet göstermektedir. Bunlar arasında Pinejie Şirketi, mükemmel performansa sahip silisyum karbür güç cihazları üretmiştir.  
Şimdi de SiC'nin mükemmel performansının yönlerini resmen ele alalım.  
           

Güç cihazının kayıp değeri

Bir güç cihazının performansının önemli göstergesi, iki kısımdan oluşan toplam kayıptır. Bunlardan biri şudur:iletim kaybı(İletim Kaybı) Bunlardan birianahtarlama kayıpları(Anahtarlama Kaybı). Başka bir deyişle, kayıp ne kadar düşükse, verimlilik o kadar yüksek olur; bu da daha küçük boyut, daha yüksek verimlilik ve daha hafif ağırlık anlamına gelir ve modern uygulama ihtiyaçlarına daha uygundur. Örneğin, Tesla Model 3'ün fiyatını yaklaşık 250,000'e düşürebilmesinin önemli nedenlerinden biri, pil performansını iyileştiren, boyut ve ağırlığı azaltan ve böylece diğer maliyetleri düşüren bir SiC çözümü kullanmalarıdır.

Uygulama tedarikçilerinin ve sermaye sahiplerinin, güç yarı iletken cihazlarının ve temel parametrelerinin sektörde nasıl karşılaştırıldığını ve değerlendirildiğini anlamalarına yardımcı olmak amacıyla, her birini yatay olarak karşılaştıracağız ve aşağıda her şirketin SiC MOSFET cihaz ürünlerinin teknik avantaj ve dezavantajlarına kısaca değineceğiz.  
           

                           派恩杰参数领先

Eski nesil güç elektroniği uygulamalarında, düşük anahtarlama frekansı nedeniyle iletim kaybı baskın bir rol oynar. Bu sektörün öncülerinden ve Ulusal Bilimler Akademisi üyesi bir akademisyenProfesör Jayant B. Baliga(Bundan sonra Bashen olarak anılacaktır) 1989 gibi erken bir tarihte, güç cihazlarının iletim kaybını değerlendirmek için bir kalite faktörü önerilmiştir.

(bkz. [i]), ε burada yarı iletken malzemenin dielektrik sabiti, μ ise elektron hareketliliğidir,E_CBu, kırılma elektrik alanıdır. Bashen'in formülüne göre, silikon malzemenin BFM faktörünü 1 birim olarak alırsak, SiC malzemesinin BFM faktörü 231 birimdir. Bunun anlamı nedir? Bu, aynı yüksek voltajda çoklu alt güç cihazları (MOSFET'ler, Schottky diyotlar vb.) yapıldığında, SiC malzemelerinin açık direncinin 230 kat daha küçük olduğunu gösterir! Bu, aynı akım altında SiC cihazlarının iletim kaybının silikon cihazlarınkinden 230 kat daha küçük olduğu anlamına gelir! GaN'nin silikona göre normalize edilmiş BFM'si 2097, Ga2O3'ün ise 6170'tir! Basitçe özetlemek gerekirse, Ba Shen 1980'lerin başlarında şunu öngörmüştü:Güç yarı iletkenlerinin geleceğine geniş bant aralıklı yarı iletkenler hakim olmalıdır.!
 

 

Resim i
 
 

Jayant B. Baliga   
Son 20 yılda güç elektroniği teknolojisindeki gelişmelerle birlikte, anahtarların daha yüksek anahtarlama frekansının, devredeki kapasitörler ve indüktörler gibi pasif bileşenlerin kullanımını azaltabileceği ve sistemin hacmini ve ağırlığını düşürebileceği keşfedilmiştir. Bununla birlikte, sistem frekansı arttıkça, güç cihazlarının anahtarlama kayıpları giderek daha önemli hale gelir ve gerekli soğutma sisteminin maliyeti ve hacmi de buna bağlı olarak artar; bu da sistemin frekansın daha da artırılmasıyla önemli ölçüde optimize edilememesine yol açar. Başka bir ünlü profesör,Alex Q. Huang2004 yılında, cihaz iletim kaybını ve anahtarlama kaybını kapsamlı bir şekilde değerlendiren bir kalite faktörü önerildi.

(bkz. [ii]), burada R_ds,açıkBu, cihazın açık direncidir ve iletim kaybı Q ile orantılıdır._gdBu, cihazın gate-to-drain Miller kapasitansında depolanan yüktür ve anahtarlama kaybıyla orantılıdır. Aynı zamanda, R nedeniyle_ds,açıkCihaz alanıyla ters orantılı, Q_gdCihaz alanıyla orantılı olarak, ürünleri cihaz alanının (veya maliyetinin) etkisini dengeleyerek, yüksek frekanslı çalışma altında cihazın genel kayıp seviyesini gösterir. Basitçe söylemek gerekirse, HDFM kalite faktörü ne kadar küçükse, cihazın genel kalitesi o kadar iyidir.Kayıp ne kadar az olursa, verimlilik o kadar yüksek olur. !
 
 

Alex Q. Huang  
Bu yöntemi kullanarak, piyasadaki başlıca SiC MOSFET tedarikçilerinin ürün performansını karşılaştıralım:
     

fabrika	Infineon	İtalyan hukuku	Corey	Roma	Çam Sakası	Yerli bir marka
Orjin	Avrupa	Avrupa	ABD	Japonya	Çin	Çin
Teknoloji platformu	birinci nesil siper	ikinci nesil uçak	üçüncü nesil uçak	üçüncü nesil hendek	üçüncü nesil uçak	Hayır.? nesil uçak
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
Normalleştirilmiş HDFM	1	2.16	1.83	2.11	1.29	3.10
*Yukarıdaki veriler, internetten herkese açık olarak indirilebilen bir veri sayfasından alınmıştır.

Öncelikle bu karşılaştırma tablosu üzerinden sonuçlar çıkaralım.Yerli bir marka olarak Pinejie Semiconductor'ın düzlemsel MOS teknolojisindeki ürünleri zaten dünya lideri konumundadır ve karmaşık süreçlere sahip hendek MOS teknolojisine çok yakındır!İdeal koşullar altında, aynı uygulama senaryosu için, Infineon'un en yeni CoolSiC cihazı referans alındığında ve cihazın toplam güç tüketimi en az 10W olduğunda, Penjie'nin SiC MOSFET'inin güç tüketimi 12.9W, Kerui'nin ürünlerinin güç tüketimi 18.3W, STMicroelectronics ve Rohm'un güç tüketimi 21W'a yakın ve yerli bir markanın güç tüketimi ise 31W'tır.

Sonuç

Ulaşım araçlarının elektrifikasyonu, yeni altyapı ve diğer projelerle birlikte, silisyum karbür cihazlar büyük enerji santrallerinin stratejik planlamasının odak noktası haline gelecek. Tesla, STMicroelectronics ile tam iş birliği yaparken, Volkswagen de Corey'i benimsiyor... SiC güç cihazlarının en son teknolojisini ve üretim kapasitesini ele geçirebilen enerji santralleri, eşsiz stratejik avantajlar elde edecek.

Yasal Uyarı: Bu makale, fikri mülkiyet haklarının korunmasını destekleyen "Üç Buçuk Nesil Simyacı" adlı eserden yeniden yayınlanmıştır. Yeniden yayınlarken lütfen orijinal kaynağı ve yazarı belirtin. Herhangi bir telif hakkı ihlali durumunda, lütfen silinmesi için bizimle iletişime geçin.

Şirket telefon numarası: +86-0755-83044319
Faks: +86-0755-83975897
E-posta: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 Yönetici Li

QQ: 332496225 Yönetici Qiu

Adres: Shenzhen, Longhua Yeni Bölgesi, Minzhi Caddesi No. 1079, Zhantao Teknoloji Binası, C Binası, Oda 809