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碳化硅和IGBT優(yōu)缺點
2023-04-13 2248次

  碳化硅和IGBT優(yōu)缺點,在對碳化硅長達30多年的研究中,英飛凌的技術(shù)打磨和沉淀,最終體現(xiàn)在具體的產(chǎn)品和技術(shù)上,典型的就是英飛凌CoolSiC? MOSFET,它可以簡化拓撲結(jié)構(gòu),減少器件數(shù)量,降低損耗,提高功率密度。

  CoolSiC? MOSFET 芯片面積比IGBT小很多,大約是IGBT與續(xù)流二級管之和的五分之一;在耐高壓方面則可以通過提高系統(tǒng)的開關(guān)頻率來提高系統(tǒng)性能,提高系統(tǒng)功率密度;在可靠性和質(zhì)量保證方面,能很好地規(guī)避平面柵的柵極氧化層可靠性問題,同時功率密度也更高。

  正是由于SiC MOSFET這些出色的性能,其在光伏逆變器、UPS、ESS、電動汽車充電、燃料電池、電機驅(qū)動和電動汽車等領(lǐng)域都有相應(yīng)的應(yīng)用。

  相對而言,安森美的技術(shù)和產(chǎn)品更加集中在汽車半導(dǎo)體領(lǐng)域,如電動汽車主驅(qū)領(lǐng)域的M3系列碳化硅功率模塊,及后續(xù)更大性能提升的M3e系列。在碳化硅設(shè)計生產(chǎn)方面,安森美擁有近20年的經(jīng)驗積累,目前已發(fā)布了三代碳化硅 MOSFET,每一代都針對一種特定的應(yīng)用:

  

 

 

  M1基于Square cell結(jié)構(gòu),適用于工業(yè)和汽車應(yīng)用,針對在20 kHz范圍內(nèi)運行的最低導(dǎo)通損耗和穩(wěn)定可靠性進行了優(yōu)化;M2系列應(yīng)用了Hex cell結(jié)構(gòu),涵蓋同類型但電壓較低的應(yīng)用,具有針對這些電壓優(yōu)化的新型晶胞結(jié)構(gòu);M3系列采用了Strip cell結(jié)構(gòu),主要針對快速開關(guān)應(yīng)用;下一代安森美將采用Trench cell結(jié)構(gòu),其性能還將得到進一步提升。用安森美的話說,其所有的碳化硅器件都已達到最高的可靠性水平,并已完全實現(xiàn)工業(yè)化。

  在功率設(shè)備領(lǐng)域,安森美一方面從基礎(chǔ)、晶圓、單管、模塊到系統(tǒng)級都有完整的硅基設(shè)備和碳化硅設(shè)備解決方案。另一方面,安森美近年來仍在不斷投資改進碳化硅設(shè)備的溝槽設(shè)計、包裝技術(shù)和工藝,大大提高了終端設(shè)備的轉(zhuǎn)換效率、功率密度和成本控制。與此同時,硅基設(shè)備也在不斷改進,以滿足新的應(yīng)用需求。

  安森美中國汽車碳化硅現(xiàn)場應(yīng)用工程師牛嘉浩總結(jié)說,新技術(shù)的發(fā)展并不意味著原技術(shù)的消亡,這是一個迭代的過程。雖然碳化硅迅速崛起,取代硅基設(shè)備是一些應(yīng)用的主流趨勢,但硅基功率設(shè)備仍占據(jù)大部分市場,有自己的優(yōu)勢,不會在短時間內(nèi)退出舞臺。

  從安森美和英飛凌對IGBT和碳化硅的態(tài)度來看,硅基IGBT本身的股票市場仍然很大,碳化硅器件仍處于早期發(fā)展階段,無論是起步還是加快發(fā)貨,兩者的市場總量仍有一定差距,兩者不是零和博弈,甚至有許多新的應(yīng)用領(lǐng)域,需要兩者共同發(fā)揮,在交叉互補中前進。IGBT余熱尚未消散,碳化硅新風(fēng)緩緩掀起。

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