新年伊始,在半導(dǎo)體領(lǐng)域,碳化硅(SiC)技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)在從工業(yè)到學(xué)術(shù)界的許多頭條新聞中。 在過去的幾年中,寬帶隙半導(dǎo)體的興起已得到充分證明。諸如氮化鎵(GaN)和碳化硅(SiC)之類的新型半導(dǎo)體材料可提供更高的速度,效率和工作條件,并已被證明在高壓應(yīng)用中非常有用。這些應(yīng)用包括電力電子,電動汽車等。
SiC vs. GaN vs. SI 2021年至今的一個月之內(nèi),SiC技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)在了許多頭條新聞中,橫跨工業(yè)界和學(xué)術(shù)界。 例如,本月ROHM半導(dǎo)體公司宣布,為提高公司的SiC產(chǎn)能而專門建造的新工廠竣工。新工廠將采用[敏感詞]的SiC制造技術(shù),以提高生產(chǎn)效率、擴大晶圓直徑和增加產(chǎn)量,新工廠旨在將二氧化碳排放量比傳統(tǒng)工廠降低20%。
ROHM的筑后市工廠 僅在本月,就有多家研究機構(gòu)和半導(dǎo)體供應(yīng)商發(fā)布了基于SiC的新進(jìn)展,這些新成果可能會克服這個WBG的制造和設(shè)計挑戰(zhàn)。 SiC可以走多遠(yuǎn) 在學(xué)術(shù)界,2021年一個引人注目的SiC頭條新聞來自名古屋工業(yè)大學(xué)的[敏感詞]研究。 該研究小組提出了一種無損測量碳化硅器件中載流子壽命的方法。這是一項重要的成果,因為許多研究人員一直在嘗試平衡SiC載流子壽命-在足夠的電導(dǎo)率調(diào)制(這需要較長的載流子壽命)和開關(guān)損耗(需要較短的載流子壽命)之間尋找[敏感詞]平衡點。 在過去,這一努力只能通過侵入性技術(shù)來測量,需要研究人員真正地切開并分析半導(dǎo)體。
名古屋工業(yè)大學(xué)提出的無創(chuàng)載流子壽命測量技術(shù) 在他們提出的方法中,研究人員使用激發(fā)激光器來創(chuàng)建載流子,并使用帶有檢測器的探針激光器來測量激發(fā)載流子的壽命。有了這種可以進(jìn)行更簡單、非侵入性分析的技術(shù),工程師們終于可以開始對載流子壽命進(jìn)行微調(diào),以達(dá)到傳導(dǎo)調(diào)制和低開關(guān)損耗的完美平衡。這在未來可能會帶來新一代更新、更高性能的SiC器件。 另一項SiC進(jìn)展來自弗勞恩霍夫太陽能系統(tǒng)研究所(ISE)的研究人員,他們最近發(fā)現(xiàn)了一種新型的SiC晶體管,由于其高阻斷電壓,可以直接連接到中壓電網(wǎng)。這些新器件與大多數(shù)逆變器相反,它們向低壓電網(wǎng)供電,但可以使用50赫茲變壓器與中壓電網(wǎng)耦合。
弗勞恩霍夫ISE團(tuán)隊創(chuàng)建的250-kVA的逆變器堆棧,其中包括3.3-kv-SiC-晶體管
Vishay和Cree希望通過SiC實現(xiàn)設(shè)計簡單化
注:Cree 將于今年年底改名為Wolfspeed 在學(xué)術(shù)研究人員在研發(fā)方面采用SiC取得進(jìn)展的同時,行業(yè)供應(yīng)商也在將更多有用的基于SiC的器件交到實踐工程師手中。 例如, Vishay最近發(fā)布了新型高效SiC
肖特基二極管。該公司發(fā)布了10種全新的SiC二極管,所有這些二極管均可承受650 V的VRRM和4 A至40 A的正向電流。這些新型二極管的額定承受的[敏感詞]結(jié)溫為175°C, 允許在非常高的溫度環(huán)境中工作--這對從事某些電力電子領(lǐng)域工作的設(shè)計人員來說至關(guān)重要。
新型SiC肖特基二極管系列規(guī)格。圖片由
Vishay提供
第二條行業(yè)新聞來自Cree公司,該公司宣布推出Wolfspeed WolfPACK功率模塊。這款新的功率模塊采用Wolfspeed SiC MOSFET,是專門為在中功率范圍內(nèi)而設(shè)計的。 據(jù)該公司稱,該產(chǎn)品的目標(biāo)是[敏感詞]地提高功率密度,同時又將設(shè)計復(fù)雜度降至[敏感詞]。該系列旨在用于EV快速充電和太陽能等應(yīng)用,在25°C的溫度下可提供1200 V的工作電壓,高達(dá)105 A的正向電流和11毫歐的R
DS(on)。 這對那些因設(shè)計復(fù)雜性的陷阱而難以整合合適的SiC解決方案的設(shè)計人員來說,可能會大有裨益。 SiC的強勁開端 從學(xué)術(shù)突破到向市場推出新產(chǎn)品,SiC技術(shù)在未來幾年內(nèi)有望實現(xiàn)快速增長。實際上,一些行業(yè)分析師預(yù)測,全球SiC市場將從2020年的7.49億美元激增至2025年的18.12億美元。
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