Cad é an difríocht idir feidhmeanna chomhdhúile sileacain (SiC) agus nítríd ghailliam (GaN)? - Leathsheoltóir VeTek

SicagusAraonTagraítear dóibh mar "leathsheoltóirí bandgap leathan" (WBG). Mar gheall ar an bpróiseas táirgthe a úsáideadh, léiríonn feistí WBG na buntáistí seo a leanas:

1. leathsheoltóirí bandgap leathan

Nítríd Gallium (Gan)agusSilicon Carbide (SIC)atá sách cosúil i dtéarmaí bandgap agus réimse miondealaithe. Is é 3.2 eV bandgap na nítríde ghailliam, agus is é 3.4 eV bandgap an chomhdhúile sileacain. Cé go bhfuil an chuma ar na luachanna seo mar a chéile, tá siad i bhfad níos airde ná an banda bearna sileacain. Níl bandgap sileacain ach 1.1 eV, atá trí huaire níos lú ná sin de nítríd ghailliam agus chomhdhúile sileacain. Ligeann bandáil bhearnaí níos airde na gcomhdhúile seo nítríd ghailliam agus cairbíd sileacain chun tacú go compordach le ciorcaid ardvoltais, ach ní féidir leo ciorcaid ísealvoltais cosúil le sileacain a thacú.

6. Miondealú Neart Réimse

Tá na réimsí miondealaithe de nítríd ghailliam agus de chomhdhúile sileacain sách cosúil, le réimse miondealaithe de 3.3 MV/cm ag nítríd ghailliam agus cairbíd sileacain 3.5 MV/cm. Ligeann na réimsí miondealaithe seo do na comhdhúile voltais níos airde a láimhseáil i bhfad níos fearr ná sileacain rialta. Tá réimse miondealaithe de 0.3 MV/cm ag Sileacan, rud a chiallaíonn go bhfuil GaN agus SiC beagnach deich n-uaire níos mó in ann voltais níos airde a choinneáil. Tá siad in ann tacú le voltais níos ísle freisin ag baint úsáide as gléasanna i bhfad níos lú.

3. Trasraitheoir Soghluaisteachta Leictreon Ard (HEMT)

Is é an difríocht is suntasaí idir GaN agus SiC ná a soghluaisteacht leictreon, rud a léiríonn cé chomh tapa agus a ghluaiseann leictreoin tríd an ábhar leathsheoltóra. Ar an gcéad dul síos, tá soghluaisteacht leictreoin de 1500 cm^2/Vs ag sileacain. Tá soghluaisteacht leictreoin de 2000 cm^2/Vs ag GaN, rud a chiallaíonn go ngluaiseann leictreoin níos mó ná 30% níos tapúla ná leictreoin sileacain. Mar sin féin, tá soghluaisteacht leictreoin de 650 cm^2/Vs ag SiC, rud a chiallaíonn go ngluaiseann leictreoin SiC níos moille ná leictreoin GaN agus Si. Agus a leithéid de shoghluaisteacht leictreon chomh hard sin, tá GaN beagnach trí huaire níos cumasaí d’fheidhmchláir ard-minicíochta. Is féidir le leictreoin gluaiseacht trí leathsheoltóirí GaN i bhfad níos tapúla ná SiC.

4. Seoltacht theirmeach GaN agus SIC

Is é seoltacht theirmeach ábhair ná a chumas teas a aistriú tríd féin. Bíonn tionchar díreach ag seoltacht theirmeach ar theocht ábhair, i bhfianaise na timpeallachta ina n-úsáidtear é. In iarratais ardchumhachta, gineann neamhéifeachtúlacht an ábhair teas, rud a ardaíonn teocht an ábhair agus ina dhiaidh sin athraíonn a chuid maoine leictreacha. Tá seoltacht theirmeach 1.3 W/cmK ag GaN, atá níos measa i ndáiríre ná sin sileacain, a bhfuil seoltacht 1.5 W/cmK aige. Mar sin féin, tá seoltacht theirmeach 5 W/cmK ag SiC, rud a fhágann go bhfuil sé beagnach trí huaire níos fearr maidir le hualaí teasa a aistriú. Déanann an mhaoin seo SiC an-bhuntáisteach in iarratais ardchumhachta, ardteochta.

5. Próiseas Déantúsaíochta Wafer Leathsheoltóra

Tá próisis mhonaraíochta reatha ina bhfachtóir teorannaithe do Gan agus Sic mar go bhfuil siad níos costasaí, níos lú beacht, nó níos déine ó thaobh fuinnimh de ná na próisis déantúsaíochta sileacain a nglactar leo go forleathan. Mar shampla, tá líon mór lochtanna criostail i GAN thar limistéar beag. Ar an láimh eile, ní féidir ach le 100 locht in aghaidh an cheintiméadair chearnaigh a bheith i sileacain. Ar ndóigh, déanann an ráta fabht ollmhór seo neamhéifeachtúil. Cé go bhfuil dul chun cinn mór déanta ag monaróirí le blianta beaga anuas, tá Ganna fós ag streachailt chun freastal ar na riachtanais deartha leathsheoltóra déine.

6. Margadh Leathsheoltóra Cumhachta

I gcomparáid le sileacain, cuireann an teicneolaíocht déantúsaíochta atá ann faoi láthair teorainn le cost-éifeachtúlacht nítríd ghailliam agus chomhdhúile sileacain, rud a fhágann go bhfuil an dá ábhar ardchumhachta níos costasaí sa ghearrthéarma. Mar sin féin, tá buntáistí láidre ag an dá ábhar in iarratais leathsheoltóra ar leith.

D’fhéadfadh sé gur táirge níos éifeachtaí a bheidh sa chomhdhúile sileacain sa ghearrthéarma mar go bhfuil sé níos éasca sliseog SiC níos mó agus níos aonfhoirmí a mhonarú ná nítríd ghailliam. Le himeacht ama, gheobhaidh nítríd ghailliam a háit i dtáirgí beaga ard-minicíochta i bhfianaise a soghluaisteachta leictreon níos airde. Beidh chomhdhúile sileacain níos inmhianaithe i dtáirgí cumhachta níos mó toisc go bhfuil a chumais chumhachta níos airde ná seoltacht theirmeach nítríde Gailliam.

Gailliam nítríde anD Tá feistí cairbíde silicon ag dul in iomaíocht le MOSFETs leathsheoltóra sileacain (LDMOS) agus MOSFETs Superjunction. Tá feistí Gan agus SIC cosúil le roinnt bealaí, ach tá difríochtaí suntasacha ann freisin.

Fíor 1. An gaol idir ardvoltas, ard-sruth, minicíocht lasc, agus réimsí iarratais móra.

Leathsheoltóirí bandgap leathan

Tá soghluaisteacht leictreon níos airde agus fuinneamh bandgap níos airde ag leathsheoltóirí cumaisc WBG, a aistríonn go hairíonna níos fearr thar sileacain. Tá voltais mhiondealú agus caoinfhulaingt níos airde ag trasraitheoirí a dhéantar as leathsheoltóirí cumaisc WBG go teochtaí arda. Tairgeann na gléasanna seo buntáistí thar sileacain in iarratais ardvoltais agus ardchumhachta.

Fíor 2. Déanann ciorcad cascáid dé-bhás dé-FET trasraitheoir GaN isteach i bhfeiste de ghnáth, rud a chuireann ar chumas oibriú caighdeánach feabhsaithe i gciorcaid lasctha ardchumhachta.

Aistríonn trasraitheoirí WBG níos tapúla ná sileacain freisin agus is féidir leo oibriú ag minicíochtaí níos airde. Ciallaíonn friotaíocht níos ísle “ar aghaidh” go scaipeann siad níos lú cumhachta, ag feabhsú éifeachtúlacht fuinnimh. Déanann an meascán uathúil saintréithe seo na gléasanna seo tarraingteach do chuid de na ciorcaid is déine in iarratais feithicleacha, go háirithe feithiclí hibrideacha agus leictreacha.

Trasraitheoirí GaN agus SiC chun aghaidh a thabhairt ar dhúshláin i dtrealamh leictreach feithicleach

Príomhbhuntáistí Feistí Gan agus SIC: Cumas ardvoltais, le feistí 650 V, 900 V agus 1200 V,

Sileacan Cairbíd:

Níos airde 1700V.3300V agus 6500V.

Luas aistrithe níos tapúla,

Teocht oibriúcháin níos airde.

Níos ísle ar fhriotaíocht, ar dhíscaoileadh cumhachta íosta, agus ar éifeachtúlacht fuinnimh níos airde.

Gléasanna Araon

Agus feidhmchláir á n-aistriú, is fearr gléasanna mód feabhsaithe (nó E-mód), a bhíonn “as” de ghnáth, rud a d’fhág gur forbraíodh gléasanna E-mód GaN. Ar dtús tháinig easghluaiseachta dhá fheiste FET (Fíor 2). Anois, tá gléasanna caighdeánacha GaN ríomh-mhód ar fáil. Is féidir leo aistriú ag minicíochtaí suas le 10 MHz agus leibhéil cumhachta suas go dtí na mílte cileavata.

Úsáidtear feistí GaN go forleathan i dtrealamh gan sreang mar aimplitheoirí cumhachta ag minicíochtaí suas le 100 GHz. Is iad cuid de na príomhchásanna úsáide ná aimplitheoirí cumhachta stáisiúin bonn ceallacha, radair mhíleata, tarchuradóirí satailíte, agus aimpliú ginearálta RF. Mar sin féin, mar gheall ar ardvoltais (suas le 1,000 V), teocht ard, agus athrú tapa, tá siad ionchorpraithe freisin in iarratais chumhachta aistrithe éagsúla cosúil le tiontairí DC-DC, inverters, agus chargers ceallraí.

Gléasanna Sic

Is iad na trasraitheoirí SIC MOSFETanna r-mhód nádúrtha. Is féidir leis na gléasanna seo athrú ag minicíochtaí suas le 1 MHz agus ag leibhéil voltais agus reatha i bhfad níos airde ná MOSFETs sileacain. Tá uasmhéid voltais foinse draein suas le thart ar 1,800 V, agus is é 100 amp an cumas reatha. Ina theannta sin, tá frithsheasmhacht i bhfad níos ísle ag feistí SIC ná Silicon MOSFET, rud a fhágann go bhfuil éifeachtúlacht níos airde i ngach feidhmchlár soláthair cumhachta lasctha (dearaí SMPS).

Éilíonn feistí SIC tiomáint voltais geata de 18 go 20 volta chun an gléas a chasadh air le frithsheasmhacht íseal. Teastaíonn níos lú ná 10 volta ar an ngeata chun dul ar aghaidh go hiomlán. Ina theannta sin, éilíonn feistí SIC tiomáint geata -3 go -5 V chun aistriú chuig an stát lasmuigh. Mar gheall ar na cumais ardvoltais, ard reatha de chuid SIC MOSFET, tá siad oiriúnach do chiorcaid chumhachta na ngluaisteán.

I go leor feidhmchlár, tá feistí SiC á gcur in ionad IGBTanna. Is féidir le feistí SiC aistriú ag minicíochtaí níos airde, ag laghdú méid agus costas ionduchtóirí nó claochladáin agus éifeachtacht a fheabhsú. Ina theannta sin, is féidir le SiC sruthanna níos airde ná GaN a láimhseáil.

Tá iomaíocht idir feistí Gan agus SIC, go háirithe Silicon LDMOS MOSFETS, MOSFETs Superjunction, agus IGBTanna. I go leor iarratas, tá trasraitheoirí Gan agus SIC á n -ionad ina n -ionad.

Chun achoimre a dhéanamh ar chomparáid GaN vs. SiC, seo iad na buaicphointí:

Athraíonn GaN níos tapúla ná Si.

Feidhmíonn SiC ag voltais níos airde ná GaN.

Éilíonn SIC voltais tiomána geata ard.

Is féidir go leor ciorcaid agus feistí cumhachta a fheabhsú trí dhearadh le GaN agus SiC. Ceann de na tairbhithe is mó ná an córas feithicleach leictreach. Tá feistí i bhfeithiclí hibrideacha agus leictreacha nua-aimseartha ar féidir leo na gléasanna seo a úsáid. Is iad cuid de na feidhmchláir a bhfuil tóir orthu ná OBCanna, tiontairí DC-DC, tiomántáin mhótair, agus LiDAR. Léiríonn Fíor 3 na príomhfhochórais i bhfeithiclí leictreacha a dteastaíonn trasraitheoirí aistrithe ardchumhachta uathu.

Fíor 3.  Gaireadóir ar bord WBG (OBC) le haghaidh feithiclí hibrideacha agus leictreacha. Ceartaítear an t-ionchur AC, ceartaítear fachtóir cumhachta (PFC), agus ansin déantar DC-DC a thiontú

Tiontaire DC-DC. Ciorcad cumhachta é seo a athraíonn an voltas ceallraí ard go voltas níos ísle chun feistí leictreacha eile a rith. Raonta voltas ceallraí an lae inniu suas le 600V nó 900V. Déanann an tiontaire DC-DC é a ísliú go 48V nó 12V, nó an dá cheann, chun comhpháirteanna leictreonacha eile a oibriú (Fíor 3). I bhfeithiclí leictreacha agus leictreacha hibrideacha (HEVEVs), is féidir DC-DC a úsáid freisin don bhus ardvoltais idir an pacáiste ceallraí agus an inverter.

Chargers ar bord (OBCS). Tá charger inmheánach ceallraí in HEVEVanna agus EVanna is féidir a nascadh le príomhlíonra AC. Ligeann sé seo muirear a ghearradh sa bhaile gan gá le charger AC−DC seachtrach (Fíor 4).

Tiománaí mótair príomh-thiomáint. Is é atá sa phríomh-mhótar tiomána ná mótar ard-aschuir AC a thiomáineann rothaí na feithicle. Is inbhéartóir é an tiománaí a athraíonn an voltas ceallraí go AC trí chéim chun an mótar a chasadh.

Figiúr 4. Baintear úsáid as tiontaire tipiciúil DC-DC chun voltais ceallraí arda a thiontú go 12 V agus/nó 48 V.

Cuireann trasraitheoirí GaN agus SiC solúbthacht agus dearaí níos simplí ar fáil do dhearthóirí leictreacha feithicleacha chomh maith le feidhmíocht níos fearr mar gheall ar a saintréithe ardvoltais, ardsrutha agus aistrithe tapa.

Is monaróir gairmiúil Síneach é VeTek Semiconductor deCumhdach Carbide Tantalum, Cumhdach Carbide Sileacain, táirgí Araon, Graifít speisialta, Criadóireacht Carbide SiliconagusCeirmeacht Leathsheoltóra Eile. Tá VeTek Semiconductor tiomanta do réitigh chun cinn a sholáthar do tháirgí Cumhdaithe éagsúla don tionscal leathsheoltóra.

Má tá aon fhiosrúcháin agat nó má tá sonraí breise uait, ná bíodh drogall ort teagmháil a dhéanamh linn.

Mob/Whatsapp: +86-180 6922 0752

Ríomhphost: anny@veteksemi.com