精簡電路設計/成本 碳化矽輔助電源驅動效率大增 - 技術頻道 - 新電子科技雜誌 Micro-electronics


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精簡電路設計/成本 碳化矽輔助電源驅動效率大增

文‧Wolfgang Sayer/Aly Mashaly 發布日期:2020/08/24 關鍵字:SiC碳化矽反馳式轉換器MOSFET

碳化矽(SiC)技術除了效率更高,還提供眾多優勢,即使在相對簡單的電路,例如反馳式轉換器中,也可以協助設計人員提高功率密度、增強可靠性並節省總體材料成本。業界認為碳化矽功率半導體可以在能源極為寶貴的功率轉換應用中實現更高效率,例如用於太陽能發電機和高階電動汽車。

實際上,碳化矽功率元件有多種優勢,包括由於溫度特性增強可提高功率密度和可靠性,可簡化電路設計以減少對外部元件的依賴,並且允許使用更小且成本更低的被動元件。筆者比較分別使用SiC和矽技術的輔助電源(圖1)反馳式轉換器的幾種設計,便可以看到如何在普通應用中發揮SiC的這些優勢。

在功率半導體元件的製程中,SiC在價帶和導帶技術之間的能隙為3.2eV,這大約為普通矽的三倍。另外,其介電擊穿場強度大約為矽的10倍。這兩個特性共同賦予SiC元件優異的性能,包括更快的開關速度、更高的效率、更高的溫度穩定性以及更高的工作溫度上限。對於設備設計人員而言,這些特性有助於減少設備對散熱管理的需求,而不會損害可靠性。

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