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寬能隙材料來勢洶洶 SiC/GaN各有市場定位

文‧黃繼寬 發布日期:2019/08/01 關鍵字:電動車儲能系統碳化矽氮化鎵IGBT

基於寬能隙材料的功率半導體已經進入商業量產。電動車與儲能系統的發展,將為寬能隙功率半導體帶來極大的成長動能。

碳化矽(SiC)與氮化鎵(GaN)是近年來最受矚目的化合物半導體新秀,除了應用在無線通訊之外,這兩種寬能隙材料在功率半導體領域,也有很大的發展潛力。相較於以矽為基礎的超接面場效電晶體(Super Junction MOSFET)或絕緣柵雙極電晶體(IGBT),GaN跟SiC最大的優勢在於可以實現更高的開關頻率、耐受電壓也更高,使電源系統的效率得以明顯提升。

另一方面,隨著電動車、電池儲能系統兩大應用展現出雄厚的市場潛力,雙向電力傳送又是車載充電器、充電樁與儲能電池轉換器必備的基本功能,這將使圖騰柱功率因素校正(Totem Pole PFC)拓撲成為車廠、Tier 1、充電設備商與儲能設備商在開發相關產品時的最佳選擇。而圖騰柱拓撲的流行,將會為GaN跟SiC功率元件搭起全新的舞台,因為現有的矽功率元件不適合用來實現圖騰柱拓撲。

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