सिलिकन कार्बइड (SIC) र GIL) निहित (Gan) अनुप्रयोगहरू बीच के भिन्नता छ? - VETEK CAITIMDONCO

को मुद्रीरGaN"फराकिलो ब्यान्ड्याप सेमीन्डोरर्स" को रूपमा रेफर गरिएको छ "(WBG)। उत्पादन प्रक्रियाको कारण प्रयोग गरिएको, डब्ल्यूबीजी उपकरणहरूले निम्न फाइदाहरू देखाउँछन्:

1. वाइड ब्यान्डग्याप सेमीकन्डक्टरहरू

ग्यालियम नाइट्राइड (GaN)रसिलिकन कार्बाइड (SiC)ब्यान्डविप र ब्रेकडाउन क्षेत्रको हिसाबले तुलनात्मक रूपमा मिल्दोजुल्दो छ। Gallium नाइट्रिड को ब्याटिप 2.2 इभा हो, जबकि सिलिकन कार्बडको ब्यान्डलग 3.4 .. छ। यद्यपि यी मानहरू पनि त्यस्तै देखिन्छन्, तिनीहरू सिलिकको ब्याण्डेप भन्दा ठुलो उच्च हुन्छन्। सिलिकनको ब्यान्डमाप मात्र 1.1 इभो मात्र हो, जुन ग्लियमको नाइट्रिड र सिलिकन कार्बाइड भन्दा तीन गुणा सानो छ। यी यौगिकहरूको उच्च ब्यान्डप्याटहरू आरामले गुल्कुयम नाइट्रोइड र सिलिकन क्यारेडलाई सान्त्वनापूर्वक समर्थन गर्न अनुमति दिन्छ, तर तिनीहरूले सिलिकन जस्ता कम भोल्टेज सर्किटहरू समर्थन गर्न सक्दैनन्।

2 ब्रेकडाउन क्षेत्र शक्ति

Gallium nitride र सिलिकन कार्बर्डको ब्रेकडाउन खेतहरू 3..3 MV / सेमी र सिलिकन कार्बर्डको ब्रेकडाउन क्षेत्र भएकोमा तुलनात्मक रूपमा समान समान समान समान समान समान समान समान समान समान समान समान समान समान समान समान समान समान समान समान समान समान समान समान समान समान समान समान समान समान समान समान समान समान समान समान समान समान समान समान पनि। यी ब्रेकडाउड क्षेत्रहरूले यौगिकहरूलाई नियमित सिलिकसन भन्दा राम्रो राम्रो भोल्टेजहरू ह्यान्डल गर्न अनुमति दिन्छ। सिलिकनको एक ब्रेकडाउन क्षेत्र छ, जसको मतलब gan र sic अधिक भोल्टेजहरू निरन्तर र sice बढी सक्षम छ। तिनीहरू धेरै साना उपकरणहरू प्रयोग गरेर तल्लो भोल्टेडहरू समर्थन गर्न पनि सक्षम छन्।

। उच्च इलेक्ट्रोन गतिशीलता ट्रान्जिस्टर (हेन्ड)

GaN र SiC बीचको सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण भिन्नता तिनीहरूको इलेक्ट्रोन गतिशीलता हो, जसले सेमीकन्डक्टर सामग्री मार्फत इलेक्ट्रोनहरू कसरी छिटो सर्छ भनेर संकेत गर्दछ। पहिलो, सिलिकनसँग 1500 cm^2/Vs को इलेक्ट्रोन गतिशीलता छ। GaN सँग 2000 cm^2/Vs को इलेक्ट्रोन गतिशीलता छ, जसको मतलब इलेक्ट्रोनहरू सिलिकनको इलेक्ट्रोनहरू भन्दा 30% भन्दा बढी छिटो सर्छ। यद्यपि, SiC सँग 650 cm^2/Vs को इलेक्ट्रोन गतिशीलता छ, जसको अर्थ SiC को इलेक्ट्रोनहरू GaN र Si को इलेक्ट्रोनहरू भन्दा ढिलो सर्छन्। यस्तो उच्च इलेक्ट्रोन गतिशीलता संग, GaN उच्च आवृत्ति अनुप्रयोगहरूको लागि लगभग तीन गुणा बढी सक्षम छ। इलेक्ट्रोनहरू GaN अर्धचालकहरू मार्फत SiC भन्दा धेरै छिटो सार्न सक्छन्।

।। Gan र sic को थर्मल संकुचन

सामग्रीको थर्मल चालकता भनेको यसको माध्यमबाट गर्मी स्थानान्तरण गर्ने क्षमता हो। तापीय चालकताले सामग्रीको तापक्रमलाई प्रत्यक्ष रूपमा असर गर्छ, जुन वातावरणमा यो प्रयोग गरिन्छ। उच्च-शक्ति अनुप्रयोगहरूमा, सामग्रीको असक्षमताले ताप उत्पन्न गर्छ, जसले सामग्रीको तापक्रम बढाउँछ र पछि यसको विद्युतीय गुणहरू परिवर्तन गर्दछ। GaN सँग 1.3 W/cmK को थर्मल चालकता छ, जुन वास्तवमा सिलिकन भन्दा खराब छ, जसको चालकता 1.5 W/cmK छ। यद्यपि, SiC सँग 5 W/cmK को थर्मल चालकता छ, यसले तातो लोडहरू स्थानान्तरणमा लगभग तीन गुणा राम्रो बनाउँछ। यस गुणले SiC लाई उच्च शक्ति, उच्च-तापमान अनुप्रयोगहरूमा अत्यधिक लाभदायक बनाउँछ।

5. अर्धचालक वेफर निर्माण प्रक्रिया

हालको उत्पादन प्रक्रियाहरू GaN र SiC को लागि सीमित कारक हुन् किनभने तिनीहरू अधिक महँगो, कम सटीक, वा व्यापक रूपमा अपनाइएका सिलिकन निर्माण प्रक्रियाहरू भन्दा बढी ऊर्जा-गहन छन्। उदाहरणका लागि, GaN ले सानो क्षेत्रमा ठूलो संख्यामा क्रिस्टल दोषहरू समावेश गर्दछ। अर्कोतर्फ, सिलिकनले प्रति वर्ग सेन्टिमिटरमा १०० दोषहरू मात्र समावेश गर्न सक्छ। जाहिर छ, यो ठूलो दोष दरले GaN अकुशल बनाउँछ। हालका वर्षहरूमा निर्माताहरूले ठूलो प्रगति गरेका छन्, GaN अझै कडा सेमीकन्डक्टर डिजाइन आवश्यकताहरू पूरा गर्न संघर्ष गरिरहेको छ।

6. पावर सेमीकन्डक्टर बजार

सिलिकनको तुलनामा, हालको उत्पादन प्रविधिले ग्यालियम नाइट्राइड र सिलिकन कार्बाइडको लागत-प्रभावकारितालाई सीमित गर्दछ, दुबै उच्च-शक्ति सामग्रीहरूलाई छोटो अवधिमा महँगो बनाउँछ। यद्यपि, दुबै सामग्रीसँग विशिष्ट अर्धचालक अनुप्रयोगहरूमा बलियो फाइदाहरू छन्।

सिलिकन कार्थ्रोइड छोटो अवधिमा एक अधिक प्रभावकारी उत्पादन हुन सक्छ किनकि glalium nitride भन्दा ठूलो र अधिक एक समान sice वेफर उत्पादन गर्न सजिलो छ। समय बित्दै जाँदा, गोल्डियम नाइडरले यसको ठाउँ सानो, उच्च आवृत्ति उत्पादहरूको उच्च इलेक्ट्रोन गतिशीलता दियो। सिलिकन कार्बर्ड ठूला शक्ति उत्पादनहरूमा अधिक मनपर्दो हुनेछ किनभने यसको पावर क्षमताहरू गोल्डियम नाइट्रिडलको थर्मल संकुचित भन्दा बढी छन्।

ग्यालियम नाइट्राइड एडी सिलिकन कार्ब्यान्ड उपकरणहरू सिलिकन अर्धविश्वासी (LDMOS) मचान र सुपर जग्गा मस्कोट्स। Gan र sic उपकरणहरु केहि तरीकाले समान छन्, तर त्यहाँ महत्वपूर्ण भिन्नता पनि छन्।

चित्र 1. उच्च भोल्टेज, उच्च वर्तमान, स्विच आवृत्ति, र प्रमुख अनुप्रयोग क्षेत्रहरू बीचको सम्बन्ध।

वाइड ब्यान्डगैप सेमीकन्डक्टरहरू

WBG कम्पाउन्ड अर्धचालकहरूमा उच्च इलेक्ट्रोन गतिशीलता र उच्च ब्यान्डग्याप ऊर्जा हुन्छ, जसले सिलिकन भन्दा उच्च गुणहरूमा अनुवाद गर्दछ। WBG कम्पाउन्ड सेमीकन्डक्टरहरूबाट बनेका ट्रान्जिस्टरहरूमा उच्च ब्रेकडाउन भोल्टेज र उच्च तापक्रममा सहनशीलता हुन्छ। यी उपकरणहरूले उच्च-भोल्टेज र उच्च-शक्ति अनुप्रयोगहरूमा सिलिकन भन्दा फाइदाहरू प्रदान गर्दछ।

चित्र २. डुअल-डाइ डुअल-एफईटी क्यास्केड सर्किटले GaN ट्रान्जिस्टरलाई सामान्य रूपमा बन्द गरिएको यन्त्रमा रूपान्तरण गर्छ, उच्च-शक्ति स्विचिङ सर्किटहरूमा मानक वृद्धि-मोड सञ्चालनलाई सक्षम पार्छ।

WBG ट्रान्जिस्टरहरू सिलिकू भन्दा छिटो छिटो स्विच गर्छन् र उच्च फ्रिक्वेन्सीहरूमा अपरेट गर्न सक्छन्। कम "मा" प्रतिरोधको अर्थ के हो भने उनीहरूले कम शक्तिलाई झल्काउँछन्, ऊर्जा दक्षता सुधार गर्दै। विशेषताहरूको यो अद्वितीय संयोजनले यी उपकरणहरू मोटर वाहन अनुप्रयोगहरूमा, विशेष गरी हाइब्रिड र इलेक्ट्रिक सवारी साधनहरू आकर्षक बनाउँदछ।

GaN र SiC ट्रान्जिस्टरहरू मोटर वाहन विद्युतीय उपकरणहरूमा चुनौतीहरू सामना गर्न

Gan र sic उपकरणहरूको मुख्य फाइदाहरू: उच्च भोल्टेज क्षमता, 5500 V, 900 V र 1200 V उपकरणहरूको साथ उच्च भोल्टेज क्षमता,

सिलिकन कार्बइड:

उच्च 1700.33300v र 00 6500v।

छिटो स्विच गति,

उच्च परिचालन तापमान।

प्रतिरोधमा कम, न्यूनतम पावर डिपिपेशन, र उच्च ऊर्जा दक्षता मा कम।

GaN यन्त्रहरू

स्विचिङ एप्लिकेसनहरूमा, एन्हान्समेन्ट-मोड (वा ई-मोड) यन्त्रहरू, जुन सामान्यतया "अफ" हुन्छन्, प्राथमिकता दिइन्छ, जसले ई-मोड GaN यन्त्रहरूको विकासमा निम्त्यायो। पहिलो दुई FET यन्त्रहरूको क्यास्केड आयो (चित्र 2)। अब, मानक ई-मोड GaN उपकरणहरू उपलब्ध छन्। तिनीहरूले 10 मेगाहर्ट्जसम्म फ्रिक्वेन्सीहरू र दसौं किलोवाटसम्म पावर स्तरहरूमा स्विच गर्न सक्छन्।

GaN उपकरणहरू 100 GHz सम्म फ्रिक्वेन्सीहरूमा पावर एम्पलीफायरहरूको रूपमा वायरलेस उपकरणहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। सेलुलर बेस स्टेशन पावर एम्प्लीफायरहरू, सैन्य रडारहरू, स्याटेलाइट ट्रान्समिटरहरू, र सामान्य आरएफ प्रवर्द्धनका केही मुख्य प्रयोगहरू छन्। यद्यपि, उच्च भोल्टेज (1,000 V सम्म), उच्च तापक्रम, र छिटो स्विचिङका कारण, तिनीहरू विभिन्न स्विचिंग पावर अनुप्रयोगहरू जस्तै DC-DC कन्भर्टरहरू, इन्भर्टरहरू, र ब्याट्री चार्जरहरूमा पनि समावेश हुन्छन्।

को मुद्री यन्त्रहरू

SIC ट्रान्सजरहरू प्राकृतिक ई-मोड मस्फेटहरू हुन्। यी उपकरणहरूले 1 MHZ र भोल्टेज र हालको स्तरहरूमा सिलिकन मस्फुलेटहरू भन्दा धेरै माथि स्विच गर्न सक्छन्। अधिकतम नाली-स्रोत भोल्टेज लगभग 1,800 v मा छ, र वर्तमान क्षमता 100 एम्प्स हो। थप रूपमा, SIC उपकरणहरू सिलिकन मस्फेट्स भन्दा धेरै प्रतिरोधको प्रतिरोधको प्रतिरोध हुन्छ, परिणामस्वरूप सबै स्विच पावर आपूर्ति अनुप्रयोगहरू (SMPS डिजाइनहरू)।

को मुद्री यन्त्रहरूलाई कम अन-प्रतिरोधको साथ यन्त्र खोल्न 18 देखि 20 भोल्टको गेट भोल्टेज ड्राइभ चाहिन्छ। मानक Si MOSFETs लाई पूर्ण रूपमा खोल्न गेटमा 10 भोल्ट भन्दा कम चाहिन्छ। थप रूपमा, SiC उपकरणहरूलाई अफ स्टेटमा स्विच गर्न -3 देखि -5 V गेट ड्राइभ चाहिन्छ। उच्च भोल्टेज, SiC MOSFET को उच्च वर्तमान क्षमताहरूले तिनीहरूलाई मोटर वाहन पावर सर्किटहरूको लागि आदर्श बनाउँछ।

धेरै अनुप्रयोगहरूमा, IGBTs लाई SiC यन्त्रहरूद्वारा प्रतिस्थापन गरिएको छ। SiC उपकरणहरूले उच्च फ्रिक्वेन्सीहरूमा स्विच गर्न सक्छन्, इन्डक्टरहरू वा ट्रान्सफर्मरहरूको आकार र लागत घटाउँदै दक्षता सुधार गर्दा। थप रूपमा, SiC GaN भन्दा उच्च प्रवाहहरू ह्यान्डल गर्न सक्छ।

त्यहाँ Gan र sic उपकरणहरू बीच प्रतिस्पर्धा छ, विशेष गरी सिलिकन ल्हासन ल्ज्जस्सट्स, सुपर जग्गन मस्कोट्स, र IGBTS। धेरै अनुप्रयोगहरूमा, तिनीहरू Gan र sic ट्रान्जिस्टरहरू द्वारा प्रतिस्थापन भइरहेको छ।

GaN बनाम SiC तुलना संक्षेप गर्न, यहाँ हाइलाइटहरू छन्:

Gan shitch si भन्दा छिटो।

को मुद्री GaN भन्दा उच्च भोल्टेजहरूमा काम गर्दछ।

को मुद्री लाई उच्च गेट ड्राइभ भोल्टेज चाहिन्छ।

धेरै पावर सर्किट र उपकरणहरू GaN र SiC सँग डिजाइन गरेर सुधार गर्न सकिन्छ। सबैभन्दा ठूलो लाभार्थी मध्ये एक मोटर वाहन विद्युत प्रणाली हो। आधुनिक हाइब्रिड र विद्युतीय सवारी साधनहरूमा यी यन्त्रहरू प्रयोग गर्न सकिने यन्त्रहरू हुन्छन्। केहि लोकप्रिय अनुप्रयोगहरू ओबीसीहरू, DC-DC कन्भर्टरहरू, मोटर ड्राइभहरू, र LiDAR हुन्। चित्र ३ ले विद्युतीय सवारीका मुख्य उपप्रणालीहरू बताउँछ जसलाई उच्च शक्ति स्विच गर्ने ट्रान्जिस्टरहरू चाहिन्छ।

चित्र 3. हाइब्रिड र इलेक्ट्रिक गाडीहरूको लागि WBG अन-बोर्ड चार्जर (OBC)। AC इनपुट सुधारिएको छ, पावर कारक सुधार (PFC), र त्यसपछि DC-DC रूपान्तरित

DC-DC कनवर्टर। यो एक शक्ति सर्किट हो जुन उच्च ब्याट्री भोल्टेजलाई तल्लो भोल्टेजलाई अन्य विद्युतीय उपकरणहरू चलाउन रूपान्तरण गर्दछ। आजको ब्याट्री भोल्टेज 600V वा 900v सम्म। DC-DC रूपान्तरणकर्ताले यसलाई 48 48V वा 12V, अन्य इलेक्ट्रोनिक कम्पोनेन्टहरूको अपरेशनको लागि तल झर्छ (चित्र))। हाइब्रिड इलेक्ट्रिक र इलेक्ट्रिक सवारी साधनहरूमा (HEVVS) मा, डीसी-DC BC-DC ब्याट्री प्याक र उल्टो बीच उच्च-भोल्टेज बसको लागि पनि प्रयोग गर्न सकिन्छ।

अन-बोर्ड चार्जरहरू (OBCS)। प्लग-इन हेभर्भ र EVS मा आन्तरिक ब्याट्री चार्जर समावेश गर्दछ जुन एक एसी मैदान आपूर्तिमा जडान हुन सक्छ। यसले बाह्य एएस-डीएस चार्जरको आवश्यकता बिना घरमा चार्ज गर्न अनुमति दिन्छ (चित्र 4)।

मुख्य ड्राइभ मोटर चालक। मुख्य ड्राइभ मोटर एक उच्च-आउटपुट एसी मोटर हो जसले गाडीको पाङ्ग्राहरू चलाउँछ। ड्राइभर एक इन्भर्टर हो जसले ब्याट्री भोल्टेजलाई थ्री-फेज एसीमा रूपान्तरण गरी मोटर घुमाउँछ।

चित्र 4. उच्च ब्याट्री भोल्टेजहरूलाई 12 V र/वा 48 V मा रूपान्तरण गर्न एक विशिष्ट DC-DC कनवर्टर प्रयोग गरिन्छ। उच्च-भोल्टेज पुलहरूमा प्रयोग हुने IGBTs लाई SiC MOSFETs द्वारा प्रतिस्थापन गरिएको छ।

Gan र sic ट्रान्जिटरहरूले स्वचालित विद्युतीय डिस्जेक्टर्स लचिलोपन र सरल डिजाइनका साथै उनीहरूको उच्च भोल्टेज, उच्च वर्तमान र छिटो स्विच विशेषताहरूको कारण उच्च प्रदर्शन प्रदान गर्दछ।

VeTek सेमीकन्डक्टर एक पेशेवर चिनियाँ निर्माता होट्यान्टलम कार्बाइड कोटिंग, सिलिकन कार्बर्ड कोब्रेड, Gan उत्पादनहरू, विशेष ग्रेफाइट, सिलिकन कार्बाइड सिरेमिकरअन्य अर्धचालक सिरेमिक। उपखेका अर्धडीले अर्धवांडरक उद्योगका लागि बिभिन्न कोटिंग उत्पादनको लागि उन्नत समाधानका लागि बुचल समाधान प्रदान गर्न प्रतिवद्ध छ।

यदि तपाईंसँग कुनै प्रश्नहरू सोधपुछ वा थप विवरणहरू आवश्यक छ भने, कृपया हामीसँग सम्पर्कमा नकच्नुहोस्।

हेक / व्हाट्सएप: + 86-18022222222222222222222

इमेल: anny@veteksemi.com