《電子技術(shù)應(yīng)用》
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電力電子技術(shù)的未來:寬禁帶

2019-10-28

化石燃料是一種有限的資源,,一旦消耗殆盡,世界將面臨前所未有的能源危機(jī),。正因如此,,電在我們?nèi)粘I畹姆椒矫婷娑贾陵P(guān)重要,。幾乎人人都了解汽車,、公交車和卡車將成為電動車,但很少有人知道航空學(xué)正在取得類似的進(jìn)展-最終導(dǎo)致電動飛機(jī)的出現(xiàn),。

清潔能源的使用給以可再生方式產(chǎn)生能源帶來了許多好處,。可再生能源生產(chǎn)方法的數(shù)量和成熟程度正在增加,,這意味著我們可以對其成為礦物燃料的可行和可持續(xù)替代品的能力充滿信心,。

現(xiàn)在的重點正轉(zhuǎn)向兩個領(lǐng)域:第一,從可持續(xù)的來源產(chǎn)生更多的電力;第二,,通過高效利用每瓦特功率以確保盡可能高效地利用電力,。

在我們思考電力的方式發(fā)生這種變化的同時,幾乎所有電氣/電子設(shè)備使用的半導(dǎo)體器件中的材料也發(fā)生了類似的“巨大變化”,。多年來,,硅一直是主要材料,數(shù)十億美元投入數(shù)十年的增量改進(jìn)中,,從而交付了以前無法實現(xiàn)的設(shè)備,。

然而,越來越明顯的是,,硅達(dá)到其極限,,現(xiàn)在被更強大、現(xiàn)代的材料取代,,這些材料的性能優(yōu)于硅,,特別是在電壓/電流容量、開關(guān)速度和減小的損耗方面,,這確保它們更高效地使用電能,。它們還提供更高的功率密度,這意味著隨著更高的功率方案成為趨勢,,整體方案的外形尺寸不需要相應(yīng)地增加,。

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寬禁帶(WBG)材料在許多應(yīng)用中都具有優(yōu)勢,在現(xiàn)代大功率應(yīng)用中尤其有價值,,包括混合動力或全電動傳動系統(tǒng)的車輛,。它們還用于發(fā)電領(lǐng)域,包括太陽能電池逆變器和風(fēng)力渦輪機(jī),,以及更為傳統(tǒng)的領(lǐng)域如為工業(yè)電機(jī)供電等,。

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雖然WBG的出現(xiàn)給業(yè)界帶來了巨大的挑戰(zhàn),包括對如二極管和MOSFET等半導(dǎo)體產(chǎn)品進(jìn)行基本的重新設(shè)計,,如開發(fā)更強固的封裝,,以及完全重新設(shè)計這些器件的制造工藝,但WBG逐漸成為業(yè)界新產(chǎn)品設(shè)計的關(guān)鍵,。

安森美半導(dǎo)體是該技術(shù)的先驅(qū),,已解決了許多挑戰(zhàn),,最近創(chuàng)建了最低導(dǎo)通電阻(RDSon)的 SiC MOSFET。此外,,每年我領(lǐng)先于們都在擴(kuò)增更多的新產(chǎn)品節(jié)點,,并致力于下一代器件的開發(fā),以持續(xù)在性能和產(chǎn)品陣容領(lǐng)先,。安森美半導(dǎo)體認(rèn)為垂直整合是為了向我們的客戶提供最好的產(chǎn)品,。

如今,一些制造商正在重新設(shè)計IGBT驅(qū)動器與SiC MOSFET一起使用,。由于硅IGBT和SiC MOSFET具有不同的襯底參數(shù)和不同的開關(guān)行為,因此該方法可能不是最佳方案,。使用這種方法可能意味著WBG SiC器件將不會達(dá)到其峰值性能,,大大抵消了轉(zhuǎn)向該技術(shù)的好處。

安森美半導(dǎo)體提供具有高度的靈活性和集成度的SiC門極驅(qū)動器,,完全兼容市場上的任何SiC MOSFET,。

除了二極管和MOSFET之類的器件,WBG技術(shù)還將在電源模塊領(lǐng)域產(chǎn)生重大的積極影響,。充分證明了模塊在高功率(> 20kW)應(yīng)用中的優(yōu)勢,,并且隨著功率需求的增加,將需要WBG技術(shù)來滿足市場需求,。

盡管這些模塊可能會保留其硅基前身的外形尺寸,,但幾乎內(nèi)部設(shè)計的每個方面都將需要進(jìn)行更改以采用新器件的特性。

隨著SiC器件與硅器件趨于成本平價,,我們正處于這市場發(fā)展的一個關(guān)鍵點,。安森美半導(dǎo)體在其中發(fā)揮主導(dǎo)作用,并在未來一段時間內(nèi)持續(xù)專注于通過全面垂直整合保持作為一家頂級SiC供應(yīng)商,。


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