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英飞凌扩展SiC产品组合 推8款650V器件

关键词:SiC 第三代半导体材料 电源供应器

时间:2020-04-28 10:03:50      来源:中电网

目前,以GaN、SiC为代表的第三代半导体因具备优异的材料物理特性,为进一步提升电力电子器件的性能提供了更大的空间。SiC作为第三代半导体材料的典型代表,也是目前晶体生产技术和器件制造水平最成熟,应用最广泛的宽禁带半导体材料之一,目前在已经形成了全球的材料、器件和应用产业链。

目前,以GaN、SiC为代表的第三代半导体因具备优异的材料物理特性,为进一步提升电力电子器件的性能提供了更大的空间。SiC作为第三代半导体材料的典型代表,也是目前晶体生产技术和器件制造水平最成熟,应用最广泛的宽禁带半导体材料之一,目前在已经形成了全球的材料、器件和应用产业链。

根据IHS预测,2020年650 V CoolSiC™ MOSFET 领域将会有近5000万美元的市场份额,至2028年,市场份额将会达到一亿6000万美元,复合成长率达16%,如此广阔的增长空间,给专注于SiC市场的半导体厂商带来更多的机遇。加之SiC的应用领域非常广泛,包括电源供应器、不间断电源、电动汽车充电、马达驱动以及光伏和储能等。如此广阔的市场空间以及广泛的应用场景吸引了很多半导体厂商,其中包括英飞凌。

英飞凌科技电源与传感系统事业部大中华区开关电源应用高级市场经理陈清源

近日,英飞凌举行了在线媒体分享会,英飞凌科技电源与传感系统事业部大中华区开关电源应用高级市场经理陈清源与中电网等媒体就最新推出的650 V CoolSiC™ MOSFET产品系列展开了深入的探讨。

新材料“新”在哪里?

陈清源称,“第一个带隙(band gap)的部分,SiC是Si材料的大概三倍。单位面积的阻隔电压的能力,这个大概7倍,从0.3-2.2MV/cm。电子迁移率差不多,1.5cm2/ V·s、1.1cm2/ V·s 。热导率事实上也是大概3倍多。在整个电源供应器的运作本身,不可避免地有损耗,就会产生热。你可以把热带出来,代表了你的功率处理的能力比较强。电子漂移速度也大概2倍左右。”正是源于如此优良的物理特性,对于电子设计工程师而言,SiC既可以运行在更高的电压,还可以达到更高的效率,能够设计出更好的电源供应器。

在整个功率器件市场,英飞凌是全球市场占有率最高的供应商,其Si产品包括低压MOS、高压MOS、IGBT等,英飞凌在SiC领域已有超过10年的经验。面对竞争者,陈清源称,英飞凌乐意竞争,也不怕竞争,有竞争才会进步。

今年2月,英飞凌进一步扩展其SiC产品组合,推出8款不同的650 V CoolSiC MOSFET产品。随着新产品的发布,英飞凌完善了其600V/650V细分领域的Si基、SiC以及GaN功率半导体产品组合。

据陈清源介绍,8个不同的产品,采用两种插件TO-247封装。从静态导通电阻的角度来看,涵盖4款额定值在27 mΩ-107 mΩ之间的不同产品,目标市场主要是工业电源、光伏、充电桩、不间断电源系统以及能源储存,之后英飞凌也将会陆续推出更多的封装来满足不同应用领域的需求。

陈清源补充道,在电源领域,除了性能考量之外,它的坚固和可靠程度也是不能被忽略的,不然会造成以后不可挽回的成本和商誉的损失。因此,英飞凌针对SiC产品的可靠度也做了很多方案,例如,增加坚固耐用度,优化栅极氧化层的可靠度;抗寄生导通,将VGS重新设计在大于4V上,以此降低一些噪音进来的“误导通”;优化适用于硬换向的体二极管等。除此之外,新产品拥有抗雪崩能力和抗短路能力,可以防止一些不适当使用造成器件的损坏、造成电源工具的损坏。同时,新产品的设计更好的贴近了工程师习惯,“借由我们长期以来跟很多业界的电源工器的领导厂商合作,新产品把VGS电压范围放宽。在0V电压可以关断VGS,就不会到负电压。不会像GaN要做一个负电压,造成整个电路的负担,在设计也造成一些压力。”陈清源称。

SiC的工艺分为平面式和沟槽式,与英飞凌过去发布的所有CoolSiC MOSFET产品相比,新产品采用基于英飞凌先进的沟槽半导体技术,英飞凌沟槽式的经验来自于CoolMOS几十年的工作经验累积,在用沟槽式设计可以达到性能的要求,不会偏离它的可靠度。陈清源称,以SiCMOS为例,在同样的可靠度上面,SiC沟槽式的设计远比平面式的SiCMOS拥有更高的性能。

除了性能上的优势,英飞凌拥有非常有实力的SiC技术,在整个产品制造、研发,投入了很多的精力。英飞凌拥有自己的生产线,可以自己调整产能需求。同时,英飞凌一直在电源管理领域有很好的工程师可以跟客户展开探讨共同优化设计。除此以外,Si、SiC、GaN技术,英飞凌都在掌握之中,根据在不同的应用场域,客户可以有不同的选择。无论是Si,SiC还是GaN,英飞凌都会有很好的产品供客户选择。

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