原创 GaN、超级SI、SiC三种材料的MOS应用区别

2021-9-21 16:00 1092 6 6 分类: 电源/新能源 文集: 功率器件应用

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:

1SI 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--4KV100KHz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
2SiC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。
3GaN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200mR
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150W以内的小型高功率密度电源。
2SIC MOS主要替代IGBT单管。多用在6KW以上的高功率密度电源。
3GaN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。

作者: X-IPM, 来源:面包板社区

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