在過去的幾十年中,碳化硅和氮化鎵技術(shù)的進(jìn)步一直以發(fā)展、行業(yè)接受度不斷提高和有望實現(xiàn)數(shù)十億美元收入為特征。第一個商用 SiC 器件于 2001 年以德國英飛凌的肖特基二極管的形式問世。隨之而來的是快速發(fā)展,到 2026 年,工業(yè)部門現(xiàn)在有望超過 40 億美元。 2010 年,當(dāng)總部位于美國的 EPC 交付其超快速開關(guān)晶體管時,GaN 首次驚艷了整個行業(yè)。市場采用率尚未與 SiC 相匹配,但到 2026 年,功率 GaN 收入可能達(dá)到 10 億美元。
分立氮化鎵 (GaN) FET 的興起增加了對更用戶友好界面的需求,同時也提高了效率。半橋 GaN 功率級(例如LMG5200)具有用于高低 GaN FET 的單獨驅(qū)動輸入。兩個輸入(圖 1 中的引腳 4 和 5)使我們能夠優(yōu)化效率,因為我們可以調(diào)整每個 FET 開啟和關(guān)閉的確切點。
ST獲得了全球50%以上的SiC MOSFET市場份額;并且在寬禁帶半導(dǎo)體領(lǐng)域進(jìn)行了襯底技術(shù)收購、產(chǎn)能投資,擁有了全生產(chǎn)鏈條的掌控力。本文分享了ST在SiC領(lǐng)域獲得成功的原因,如何保持領(lǐng)先的未來戰(zhàn)略規(guī)劃,以及對于整個寬禁帶器件行業(yè)的前景解讀。
隨著在晶體管制造中引入新的寬帶隙材料,例如氮化鎵 (GaN),顯著的品質(zhì)因數(shù)改進(jìn)轉(zhuǎn)化為電源的潛在改進(jìn)。使用比硅基半導(dǎo)體具有更高帶隙的新型材料可以減小芯片尺寸,同時保持相同的阻斷電壓。
近年來,諸如氮化鎵 (GaN) 和碳化硅 (SiC) 場效應(yīng)晶體管 (FET) 之類的寬帶隙功率器件已開始商用。與高壓 (≥600V) 硅 FET 相比,GaN 和 SiC FET 通常具有更低的導(dǎo)通電阻 (R ds(on) )、更低的輸出電容 (C oss ) 和更少/沒有反向恢復(fù)電荷 (Q rr )。由于其較低的開關(guān)損耗,我們可以大大提高具有寬帶隙功率器件的硬開關(guān)轉(zhuǎn)換器的效率。
所有功率級設(shè)計人員都喜歡在開關(guān)節(jié)點看到完美的方波??焖偕仙?下降沿可降低開關(guān)損耗,而低過沖和振鈴可最大限度地減少功率 FET 上的電壓應(yīng)力。
氮化鎵 (GaN) 高電子遷移率晶體管 (HEMT) 提高了轉(zhuǎn)換器效率,與具有相同額定電壓的硅 FET 相比,具有更低的柵極電荷、更低的輸出電荷和更低的導(dǎo)通電阻。在總線電壓大于 380V 的高壓 DC/DC 轉(zhuǎn)換器應(yīng)用中,耗盡型(d 型)GaN HEMT 比增強(qiáng)型(e 型)GaN HEMT 更受歡迎。
如今,越來越多的設(shè)計者在各種應(yīng)用中使用基于氮化鎵的反激式AC/DC電源。氮化鎵之所以很重要,是由于其有助于提高功率晶體管的效率,從而減小電源尺寸,降低工作溫度。
第三代半導(dǎo)體材料具有更寬的禁帶寬度、更高的擊穿電場、更高的熱導(dǎo)率、更大的電子飽和速度以及更高的抗輻射能力,更適合制作高溫、高頻、抗輻射及大功率器件。
以GaN(氮化鎵)為代表的第三代半導(dǎo)體材料及器件的開發(fā)是新興半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的核心和基礎(chǔ),其研究開發(fā)呈現(xiàn)出日新月異的發(fā)展勢態(tài)。
半導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)實際上可以追溯到很久以前。1833年,英國科學(xué)家電子學(xué)之父法拉第最先發(fā)現(xiàn)硫化銀的電阻隨著溫度的變化情況不同于一般金屬,一般情況下,金屬的電阻隨溫度升高而增加,但法拉第發(fā)現(xiàn)硫化銀材料的電阻是隨著溫度的上升而降低。
隨著蘋果新一代的140W氮化鎵(GaN)快充面世,GaN進(jìn)一步走進(jìn)了大眾視線。GaN具備超過硅20倍的開關(guān)速度,3倍的禁帶寬度。天然的優(yōu)勢可以讓整體的電源設(shè)計功率密度更高,讓整體電源方案體積和重量更小。但GaN作為一種新材料器件,要發(fā)揮其真正的優(yōu)勢,仍需要很多的新的技術(shù)積累來支撐...
摘要:給出了一種基于GaN管芯的C波段射頻功率放大器的設(shè)計方法。該方法采用CREE公司的CGH60120D芯片,并利用ADS軟件對管芯模型進(jìn)行負(fù)載牽引,以得到管芯的最佳阻抗值,然后設(shè)計管芯的負(fù)載匹配電路和直流偏置電路。最后對整個電路系統(tǒng)進(jìn)行仿真,使其達(dá)到預(yù)期的功率值。
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傳統(tǒng)的電源主力——金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管 (MOSFET) 和絕緣柵雙極晶體管 (IGBT)——只有在犧牲效率、外形尺寸和散熱的情況下才能提高功率密度。
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為了解決消費者對電動汽車 (EV) 普及的里程、充電時間和價格等問題,世界各地的汽車制造商都在增加電池容量而不增加尺寸、重量或組件成本。我正在尋找一種加快速度的方法充電。
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