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2021-9-21 16:00
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如果想要说明白这三种 MOS 器件的用途区别,首先要做的是搞清楚这三种功率器件的特性。然后再根据材料特性分析具体应用。 从材料分类来讲: (1) 第一代半导体材料主要是指硅( Si )、锗元素( Ge )半导体材料。 (2) 第二代半导体材料主要是指化合物半导体 材料, (例如 InP, GaAs 等应用在射频领域) (3) 第三代半导体材料主要以碳化硅( SiC )、氮化镓( GaN )、氧化锌( ZnO )、氮化铝( AlN )等化合物材料为代表的宽禁带半导体材料。 从工作特性来讲: ( 1 ) SI MOS 适合在 1KV 150KHz 的开关频率下工作,超级 SI 适合在 300KHz 以内的开关频率下工作。 SI IGBT 适合在 650V--4KV , 100KHz 以内的开关频率下工作,超级 SI 适合在 1KV 以内、 300KHz 以内, 135 °以内的开关频率下工作。未来的方向超级硅 MOS 器件会逐渐的替代传统硅 MOS 。 ( 2 ) SiC 适合工作在 1KV 以上, 300KHz 以内, 175 °以内的条件下,适合大功率电源设计。一般替代 IGBT 器件。 ( 3 ) GaN 适合工作在 1KV 以内, 2MHz 以内, 150 °以内的条件下,适合应用在几千瓦以内的电源设计,一般用来替代 200m R 以上, 300K 以上工作条件下的 SI-MOS 。 从半导体功率器件替代发展方向来讲: ( 1 )超级硅会逐渐替代 650V 以内、 200mR 以上内阻的部分 SI MOS 器件。多 为 150W 以内的小型高功率密度电源。 ( 2 ) SIC MOS 主要替代 IGBT 单管。多用在 6KW 以上的高功率密度电源。 ( 3 ) GaN 主要替代 1KV 以内的功率 MOS 或者 IGBT 单管,实现高频化、高功率密度的小体积电源设计。多用在 6KW 以内的高功率密度电源。 从应用方向来讲,电源产品应用了第三代功率半导体之后,高频化、小型化、高效化在电源行业逐渐变的可能。 Si 和化合物半导体是两种互补的材料,化合物的某些性能优点弥补了 Si 晶体的缺点,而 Si 晶体的生产工艺又明显的有不可取代的优势,且两者在应用领域都有一定的局限性,因此在半导体的应用上常常采用兼容手段将这二者兼容,取各自的优点,从而生产出符合更高要求的产品,如高可靠、高速度的国防军事产品。因此第一、三代是一种长期共同的状态。