电源设计技术信息网站

English   繁體中文   日本語   한국어

SiC功率元器件

前言

前言

在Tech Web的“基础知识”里新添加了关于“功率元器件”的记述。近年来,使用“功率元器件”或“功率半导体”等说法,以大功率低损耗为目的二极管和晶体管等分立(分立半导体)元器件备受瞩目。这是因为,为了应对全球共通的 “节能化”和“小型化”课题,需要高效率高性能的功率元器件。

然而,最近经常听到的“功率元器件”,具体来说是基于什么定义来分类的呢?恐怕是没有一个明确的分类的,但是,可按以高电压大功率的AC/DC转换和功率转换为目的的二极管和MOSFET,以及作为电源输出段的功率模块等来分类等等。

在这里,分以下二个方面进行阐述:一是以传统的硅半导体为基础的“硅(Si)功率元器件”,另一是与Si半导体相比,损耗更低,高温环境条件下工作特性优异,有望成为新一代低损耗元件的“碳化硅(SiC)功率元器件”。SiC半导体已经开始实际应用,并且还应用在对品质可靠性要求很严苛的车载设备上。提起SiC,可能在有些人的印象中是使用在大功率的特殊应用上的,但是实际上,它却是在我们身边的应用中对节能和小型化贡献巨大的功率元器件。

SiC功率元器件

关于SiC功率元器件,将分以下4部分进行讲解。

  1. 何谓SiC?
    • 物理特性与Si的比较
    • 开发背景
    • SiC的优点
  2. SiC-SBD(肖特基势垒二极管)
    • 与Si二极管比较
    • 采用示例
  3. SiC-MOSFET
    • 与各种功率MOSFET比较
    • 运用事例
  4. 全SiC模块
    • 模块的构成
    • 开关损耗
    • 运用要点
SiC_20160323

SiC是在热、化学、机械方面都非常稳定的化合物半导体,对于功率元器件来说的重要参数都非常优异。作为元件,具有优于Si半导体的低阻值,可以高速工作,高温工作,能够大幅度削减从电力传输到实际设备的各种功率转换过程中的能量损耗。

SiC半导体的功率元器件SiC-SBD(肖特基势垒二极管)和SiC-MOSFET已于2010年*1量产出货,SiC的MOSFET和SBD的“全SiC”功率模块也于2012年*1实现量产。此时,第二代元器件也已量产,发展速度很快。 (*1:ROHM在日本国内或世界实现首家量产)

最初的章节将面向还没有熟悉SiC的工程师、以SiC的物理特性和优点为基础进行解说。后续,将针对SiC-SBD和SiC-MOSFET,穿插与Si元器件的比较对其特性和使用方法的不同等进行解说,并介绍几个采用事例。

全SiC模块是作为电源段被优化的模块,具有很多优点。将在其特征的基础上,对其在实际应用中的具体活用要点进行解说。

由于SiC功率元器件在节能和小型化方面非常有效,因此,希望在这里能加深对元器件的了解,以帮助大家更得心应手地使用它。

关键要点:

・SiC功率元器件是能够降低损耗,并高温环境的工作特性优异的新一代低损耗元件。

・虽然是新半导体,但在要求高品质和高可靠性的车载设备市场已拥有丰硕的实际应用业绩。