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一、锁定高功率应用 碳化硅开拓电力电子新疆域
英飞凌(Infineon)工业电源控制事业处市场开发总监马国伟指出,连云港紫外检测器,碳化硅具有极i佳的材料特性,可以显著降低开关损耗,因此电源开关的操作频率可以大为提高,从而使电源系统的尺寸明显缩小。
在解决可靠度疑虑之后,碳化硅已经在大功率电源应用市场上打下滩头堡。
至于在转换效率方面,相较于硅晶体管在单极(Unipolar)操作下无法支持高电压,碳化硅即便是在高电压条件下,一样可以支持单极操作,因此其功率损失、转换效率等指针性能的表现,也显著优于硅组件。
不过,碳化硅材料虽然在电力电子应用上有很多优势,但其可靠性还是一大问题,因为4H-SiC在SiC-SiO2接口的缺陷密度很高,若采用平面DMOS结构,MOSFET信道中的电子散射效应会导致信道的电子迁移率下降,从而降低其性能表现。 要解决这个问题,当电流在顺向传输状态时,必须对组件施加更高的电压,但如此一来氧化层会承受更大的压力。
也因为这个缘故,SiC虽然早在十多年前就开始研究,直到近年来发展出沟槽式(Trench) MOS结构,才使得SiC组件的可靠度问题获得解决,进而促成各种商业应用出现。 其中,又以各种大功率应用最适合导入SiC组件,因为其所带来的效益跟价值最为明显。
目前大功率电力设备多半仍以机械结构为主,因此造价高昂,且产品相当笨重,更需要经常维修。 为了改良这些缺点,以电力电子为基础的新一代大功率电力设备,遂应运而生。 而碳化硅等新世代组件,则是在背后促成这股电力设备电子化不可或缺的功臣。
以往电力电子组件通常无法在动辄数百伏特、甚至上千伏特的高压条件下操作。 即便可以,紫外检测器价格,效率也未必好,因此大功率电力设备只能采用以机械为主的设计。 但在碳化硅组件进入商业量产后,目前1,200伏特的高压电应用也可用电力电子的架构来设计,未来英飞凌更有意推出支持1,700伏特的解决方案,以便满足更大功率的电力电子应用需求。 事实上,大功率电源设备的电子化,紫外检测器供应,是目前电源相关产业最热门的话题。 许多采用传统机械结构的电力设备,例如变压器,都在考虑改用电力电子方案。
此外,重型家电、电机驱动等应用领域的产品制造商,对碳化硅方案也很有兴趣,未来商机可望逐渐发酵。 但这些应用跟电力电子的需求不同,未必能在很高的开关频率下运作,因此英飞凌未来会针对家电、电机驱动等应用领域,开发出对应的解决方案。
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