Infineon Si與SiC MOSFET 產品趨勢及應用(一)

在功率元件中Si 材料之Power mos 已發展30多年,目前在電源產品上被廣泛使用中。

功率元件是離散元件的一個重要分支,可分為功率離散元件、功率模組和功率IC三大類。功率元件是進行電能(功率)處理的核心元件,用於改變電子裝置中電壓和頻率、直流交流轉換等。其應用領域極其廣泛,幾乎涵蓋汽車電子、工業控制、消費電子、太陽能、風電、資料中心、電腦、照明、軌道交通等產業。

以MOSFET為代表的功率元件在汽車領域的應用主要輔助驅動各種電動馬達,包括通風系統、雨刮器、電動車窗等;同時,在電動助力轉向系統、煞車系統等動力控制系統,以及DC/DC轉換器、電池管理系統等功率變換模組中也發揮著關鍵的作用。

從發展來看,最早的功率元件以不可控型的二/三極管為主,主要用於工業和電力系統;之後是半控型的晶閘管,主要用於實現可控性改良;再者是全控型的MOSFET和SiC Mos等,主要用於實現高頻率、大幅提升低損耗性能;此後,相比普通MOSFEF導通電阻更小,體積小,損耗更低的超結MOSFET出現,滿足了市場大功率和高頻化的應用需求。

經過半個世紀的發展,由於半導體材料矽(Si)的性能開發已接近物理極限。以碳化矽(SiC)和氮化鎵(GaN)的第三代半導體材料的發展開始受到重視。

下圖表以近20年來Si mos 產品的發展上,在Rdson 約在2016年左右就遇到瓶頸,而近年來發展第三代半導體後,SiC mos 已突破此瓶頸,來到更低的Rdson , 有效再提升高功率產品的應用,且產品體積也有效的縮減。


圖表1

由於在目前市場上須要再做更高功率且效率提高和產品體積縮小的要求下,進而開始發展第三代半導體材料,如下圖表為Si and SiC and GaN 較常應用的功率數及開關頻率的應用圖表。
圖表2
來源網址:https://www.infineon.com/cms/en/

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