#電源設計 #功率器件 #智慧功率模組IPM #寬能隙WBG #碳化矽SiC #氮化鎵GaN #閘門驅動器

【高壓、大動力系統，SiC 撐場】

當人們將 SiC 與 GaN 相提並論時，除了高效率、低損耗、小型化等共通優點外，就功率器件而言，現階段在應用取向仍有分野：SiC 多用於消耗大量二極體的功率因素校正 (PFC)、尤其是上千伏特 (V) 的高壓電源產品；而 GaN 多用於高功率密度 DC/DC 電源的高電子遷移率電晶體 (HEMT) 以及 600V 以上的 HEMT 混合串聯開關。

SiC 在相同尺寸下可帶來更高的電壓擊穿性能，在失效前可承受更高的溫度，即使在高溫或低電流下也能實現「低導通損耗」，使得 SiC 器件能耐受 200℃ 工作溫度，也可避免低負載或空載時的無謂浪費，因而成為太陽能和汽車的新勢力；SiC SBD 常用於太陽能，而 SiC MOSFET 則用於高功率電源、驅動電子開關、智慧工控和車輛電氣化等。

SiC 功率器件的較高 dV/dt 額定值也帶動「隔離」需求，意在更好地控制電磁干擾 (EMI) 標準。利用電容隔離技術大幅延長絕緣層 (insulation barrier) 的使用壽命、簡化設計並實現更高的系統可靠度，大幅節省能耗、監控高壓系統，並對過電流事件提供有效保護。值得留意的是，SiC 在 PFC、UPS、消費電子和電動汽車等 900V 以下低電壓產品正面對 GaN 的強悍搶市，轉攻 1200V 以上市場；為彌補成本並最大化利潤，供應商正努力提供系統級解決方案、而非單純組件。

高性能材料亦會導致印刷電路板 (PCB) 佈局變得更加困難，「虛擬原型」的佈局後分析是管理這一挑戰的理想選擇，但前提是須具備複雜的通用電磁場解算專業。為簡化開發工作，量測廠商將開關模式電源 (SMPS) 設計的效果予以「可視化」，讓工程師無需花費時間建構和測試原型。

延伸閱讀：
《碳化矽：損耗低、導熱佳，支撐 kV 等級的高壓應用》
http://compotechasia.com/a/feature/2019/0409/41525.html
(點擊內文標題即可閱讀全文)

#科銳Cree #Wolfspeed #羅姆半導體Rohm #英飛凌Infineon #意法半導體ST #通用電氣GE #富士電機FujitsuElectronics #電裝Denso #豐田汽車ToyotaMotor #豐田中央研究所CRDL #三菱Mitsubishi #松下Panasonic #住友電氣SumitomoElectric #日立Hitachi #世紀金光半導體CenturyGoldray #株洲中車時代電氣CRRCTimesElectric #中國國家電網SGCC #電子科技大學Uestc #瀚薪科技HestiaPower #亞德諾ADI #UnitedSiC #德州儀器TI #是德科技Keysight

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【高壓、大動力系統，SiC 撐場】

當人們將 SiC 與 GaN 相提並論時，除了高效率、低損耗、小型化等共通優點外，就功率器件而言，現階段在應用取向仍有分野：SiC 多用於消耗大量二極體的功率因素校正 (PFC)、尤其是上千伏特 (V) 的高壓電源產品；而 GaN 多用於高功率密度 DC/DC 電源的高電子遷移率電晶體 (HEMT) 以及 600V 以上的 HEMT 混合串聯開關。

SiC 在相同尺寸下可帶來更高的電壓擊穿性能，在失效前可承受更高的溫度，即使在高溫或低電流下也能實現「低導通損耗」，使得 SiC 器件能耐受 200℃ 工作溫度，也可避免低負載或空載時的無謂浪費，因而成為太陽能和汽車的新勢力；SiC SBD 常用於太陽能，而 SiC MOSFET 則用於高功率電源、驅動電子開關、智慧工控和車輛電氣化等。

SiC 功率器件的較高 dV/dt 額定值也帶動「隔離」需求，意在更好地控制電磁干擾 (EMI) 標準。利用電容隔離技術大幅延長絕緣層 (insulation barrier) 的使用壽命、簡化設計並實現更高的系統可靠度，大幅節省能耗、監控高壓系統，並對過電流事件提供有效保護。值得留意的是，SiC 在 PFC、UPS、消費電子和電動汽車等 900V 以下低電壓產品正面對 GaN 的強悍搶市，轉攻 1200V 以上市場；為彌補成本並最大化利潤，供應商正努力提供系統級解決方案、而非單純組件。

高性能材料亦會導致印刷電路板 (PCB) 佈局變得更加困難，「虛擬原型」的佈局後分析是管理這一挑戰的理想選擇，但前提是須具備複雜的通用電磁場解算專業。為簡化開發工作，量測廠商將開關模式電源 (SMPS) 設計的效果予以「可視化」，讓工程師無需花費時間建構和測試原型。

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《碳化矽：損耗低、導熱佳，支撐 kV 等級的高壓應用》
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