從汽車到可再生能源,碳化硅(SiC)的一系列場景應(yīng)用正在改變電力電子領(lǐng)域。瑞能半導(dǎo)體憑借敏銳的行業(yè)嗅覺,意識(shí)到這一技術(shù)的重要性正在與日俱增,已經(jīng)對碳化硅器件的開發(fā)和生產(chǎn)展開積極的布局。
2023年7月,位于上海灣區(qū)高新區(qū)的瑞能半導(dǎo)體全球首座模塊工廠正式投入運(yùn)營,專門生產(chǎn)應(yīng)用于消費(fèi)、通訊、新能源以及汽車相關(guān)的各類型功率模塊產(chǎn)品,串聯(lián)客戶和生態(tài)圈,積極推動(dòng)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。
作為新興材料嶄露頭角的碳化硅,究竟有何特別之處?接下來將深入探討碳化硅相比于硅所具備的優(yōu)勢與特性,展現(xiàn)其在科技領(lǐng)域發(fā)揮的重要作用。
碳化硅功率器件有何優(yōu)勢?
在中高壓電力電子系統(tǒng)中,與硅(Si)相比,碳化硅(SiC)功率器件擁有更多的應(yīng)用優(yōu)勢。
碳化硅不僅能夠提供比現(xiàn)有硅技術(shù)更高的電壓操作、更寬的溫度范圍和更高的開關(guān)頻率,還能通過小型化進(jìn)程顯著提高效率,降低冷卻要求,將整體系統(tǒng)成本降低30%。接下來將向您介紹瑞能半導(dǎo)體SiC MOSFET系列產(chǎn)品所具有的優(yōu)勢。
兩種PS、一種IGBT和一種碳化硅器件的比較
Part.1
瑞能半導(dǎo)體SiC MOSFET系列產(chǎn)品具有高擊穿電壓、低RDSON、高熱導(dǎo)率和高Tj(最大值)等特性,允許SiC MOSFET處理比同樣大小的Si MOSFET高得多的電流和電壓,因此功率密度更高。
這些優(yōu)勢可轉(zhuǎn)化為更低的功率轉(zhuǎn)換損耗、更高的效率、更簡單的轉(zhuǎn)換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及更高的高溫性能。
Part.2
瑞能半導(dǎo)體提供電壓高達(dá)1200V、具有競爭力的RDSON值和各種封裝類型的SiC MOSFET。這些MOSFET的短路電阻取決于Vgs和Vds。由于采用了第二代MOSFET,在18V和800V電壓下的短路耐受時(shí)間達(dá)到了3.5微秒,從而確保了可靠性,避免了故障風(fēng)險(xiǎn)。瑞能半導(dǎo)體的SiC MOSFET非常適用于電動(dòng)汽車中的逆變器,有助于提高汽車效率和續(xù)航里程。
此外,瑞能半導(dǎo)體的SiC MOSFET在15V柵極驅(qū)動(dòng)電壓下使用明確的RDSON名稱;柵極氧化物的優(yōu)化可確保器件在此驅(qū)動(dòng)電壓下正常工作,以便于集成到傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中。
碳化硅功率模塊有何優(yōu)勢?
碳化硅功率模塊是一種使用碳化硅半導(dǎo)體作為開關(guān)的功率模塊。碳化硅功率模塊用于在電流和電壓之間轉(zhuǎn)換從產(chǎn)品中獲得的電能,具有高轉(zhuǎn)換效率。
Part.1
并聯(lián)電源模塊以支持更高的電流水平是實(shí)踐中常用的方法,因?yàn)槊總€(gè)模塊都針對電感和寄生電容的影響進(jìn)行了優(yōu)化,可以實(shí)現(xiàn)更好的可重復(fù)性。
利用碳化硅器件創(chuàng)建并行模塊架構(gòu)的最佳方法面臨多項(xiàng)挑戰(zhàn)。由于其開關(guān)容量高,模塊和柵極驅(qū)動(dòng)器的布局對于減少寄生電容和確保模塊間均勻分流至關(guān)重要。在靜態(tài)電流共享方面,器件的RDSON和模塊連接電阻起著關(guān)鍵作用。
Part.2
瑞能的SiC MOSFET在強(qiáng)柵極驅(qū)動(dòng)下的RDSON具有正溫度系數(shù),這有利于并聯(lián),因?yàn)殡娏鲿?huì)重新平衡:與溫度較低的器件相比,傳導(dǎo)更多電流的器件發(fā)熱更多,從而增加了其RDS(on),這樣就可以避免熱失控。另一方面,閾值電壓(VTH)的負(fù)溫度系數(shù)會(huì)導(dǎo)致結(jié)溫較高的器件提前開啟,從而產(chǎn)生較高的開關(guān)損耗。
碳化硅模塊已成為多個(gè)行業(yè)的創(chuàng)新技術(shù),市場分析顯示,碳化硅市場正在蓬勃發(fā)展,預(yù)計(jì)到2028年將達(dá)到50億美元。瑞能會(huì)把握時(shí)代機(jī)遇,充分發(fā)揮產(chǎn)品和技術(shù)優(yōu)勢,以瑞能金山模塊廠為起點(diǎn),助推功率器件發(fā)展。
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原文標(biāo)題:瑞能半導(dǎo)體的碳化硅工藝到底有何特別之處?
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