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元件價格下降/可靠度大增  碳化矽MOSFET商用邁大步

文‧Kevin M. Speer/Sujit Banerjee/Kevin Matocha 發布日期:2017/08/28

絕緣柵雙極電晶體(IGBT),這種顛覆性的功率電晶體在20世紀80年代早期實現商業化,對電力電子行業產生了巨大的積極影響,它實現了創新的轉換器設計、提高了系統效率和全球節能。事實上,有估計顯示,IGBT在過去25年中幫助避免了75萬億磅的二氧化碳排放[1]。

正如20世紀80年代革命性的IGBT技術,如今的寬頻半導體碳化矽(SiC)也越來越顯示出再次革新電力電子世界的希望。IGBT為我們帶來了能夠以較低的通態(即較低的導通電阻)損耗以及控制良好的高壓開關阻斷電晶體。然而,這種元件在開關速度上是有限的,如此導致了較高的開關損耗、龐大且昂貴的熱管理以及功率轉換系統效率的上限。SiC電晶體的出現在相似的通態損耗(實際上在輕負載狀態下會更低),以及電壓閉鎖能力的條件下,幾乎消除了IGBT所具有的開關損耗,除了降低系統的整體重量和尺寸外,它還帶來了前所未有的效率提高。

然而,像大多數顛覆性技術一樣,商用SiC功率元件的發展也經歷了一段時期的動盪。本文的目的旨在說明SiC MOSFET技術發展的來龍去脈,以及這種元件進展的簡史,展示其今天的技術優勢和未來的商業前景。

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