市場趨勢和更嚴(yán)格的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)推動(dòng)電子產(chǎn)品向更高能效和更緊湊的方向發(fā)展。寬禁帶產(chǎn)品有出色的性能優(yōu)勢，有助于高頻應(yīng)用實(shí)現(xiàn)高能效、高功率密度。安森美半導(dǎo)體作為頂尖的功率器件半導(dǎo)體供應(yīng)商，除了提供適合全功率范圍的高性能硅方案，也處于實(shí)現(xiàn)寬禁帶的前沿，具備全面的寬禁帶陣容，產(chǎn)品涵蓋碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)分立器件、模塊乃至圍繞寬禁帶方案的獨(dú)一無二的生態(tài)系統(tǒng)，為設(shè)計(jì)人員提供針對不同應(yīng)用需求的更多的選擇。
寬禁帶應(yīng)用趨勢
據(jù)市場調(diào)研機(jī)構(gòu)IHS，從2016年到2027年SiC和GaN應(yīng)用將激增，包括電動(dòng)/混動(dòng)汽車及充電樁基礎(chǔ)設(shè)施、太陽能逆變器、電源、工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、不間斷電源(UPS)、軍事/航空等應(yīng)用領(lǐng)域，其中電動(dòng)/混動(dòng)汽車、太陽能逆變器、電源將是主要的應(yīng)用市場。
圖1直觀地表示了各功率器件的頻率、輸出功率及汽車寬禁帶應(yīng)用。Si的功率覆蓋范圍較廣，但頻率不上去。超級結(jié)(SJ)的產(chǎn)品可以提高工作頻率，使用的范圍更廣一點(diǎn)。SiC相對具有高頻、高功率的能力，但頻率范圍比GaN低一點(diǎn)，而GaN有最高頻率范圍，功率卻相對低一點(diǎn)。
以汽車應(yīng)用為例，在汽車功能電子化的趨勢下，為實(shí)現(xiàn)更高的能效，要提高電池電壓，這就需要考慮寬禁帶方案。如SiC可用于要求小型化、高功率的應(yīng)用，如牽引逆變器，采用400 V電池的逆變器能效增加65%，采用800 V電池的逆變器能效提升則可達(dá)80%。
GaN則在車載充電(OBC)方面更有優(yōu)勢，因?yàn)镺BC的可用空間有限，而GaN頻率范圍更高，可縮減系統(tǒng)體積，降低開關(guān)損耗，實(shí)現(xiàn)更高能效。
封裝將是市場上寬禁帶產(chǎn)品用于汽車的關(guān)鍵：高功率模塊用于逆變器以優(yōu)化散熱，減小尺寸;為支持高能效的高頻開關(guān)，需采用極低電感的封裝或模塊用于OBC。
圖1：各類功率器件的頻率、輸出功率范圍及汽車寬禁帶應(yīng)用
當(dāng)然，還有很多系統(tǒng)采用Si技術(shù)就可以滿足需求，寬禁帶器件的成本比硅器件要高，所以需要根據(jù)應(yīng)用需求和成本去綜合考量具體使用哪一種技術(shù)，以優(yōu)化設(shè)計(jì)。安森美半導(dǎo)體的優(yōu)勢在于擁有全系列Si、SJ、SiC和GaN技術(shù)以支持客戶。
安森美半導(dǎo)體的SiC二極管具有同類最佳的性能和可靠性
SiC二極管沒有反向恢復(fù)電流，開關(guān)性能與溫度無關(guān)，這比硅二極管大大降低了開關(guān)損耗，具有更佳的熱性能，從而實(shí)現(xiàn)更高能效。更快的開關(guān)還支持設(shè)計(jì)人員減少磁性線圈和相關(guān)的無源器件的尺寸，從而增加功率密度，降低物料單(BOM)成本。SiC產(chǎn)品能穩(wěn)定的開關(guān)于寬溫度范圍，零電壓恢復(fù)消除了電壓過沖也有助于SiC的高性能。
安森美半導(dǎo)體的SiC技術(shù)具有獨(dú)特的專利終端結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步加強(qiáng)可靠性并提升穩(wěn)定性和耐用性，提供更高的雪崩能量、業(yè)界最高的非鉗位感應(yīng)開關(guān)(UIS)能力和最低的漏電流。安森美半導(dǎo)體的650 V和1200 V SiC技術(shù)結(jié)合優(yōu)越的開關(guān)性能、更高可靠性和低電磁干擾(EMI)，非常適合下一代電源轉(zhuǎn)換應(yīng)用，如太陽能逆變器、電源、電動(dòng)汽車和工業(yè)自動(dòng)化。其中，650 V、1200 V SiC二極管系列分別提供6 A到50 A、5 A到50 A的額定電流，都提供表面貼裝和通孔封裝，包括TO-247、TO-220、D2PAK、DPAK和易于以現(xiàn)有的電路板制造能力整合的裸片/晶圓，且都具有零反向恢復(fù)、比同類最佳的競爭器件更低的正向電壓、不受溫度影響的電流穩(wěn)定性、承受更高的浪涌電流和正溫度系數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)極佳的強(qiáng)固性。
