Báwo ni SiC àti GaN ṣe ń yí ìṣàkójọpọ̀ amúṣẹ́pọ̀ agbára padà

Ilé iṣẹ́ amúṣẹ́dá-ẹ̀rọ alágbékalẹ̀ ń lọ lọ́wọ́ ìyípadà àyípadà tí ó ń wáyé nítorí lílo àwọn ohun èlò tí ó ní ìwọ̀n bandgap (WBG) kíákíá.Silikoni Kabọidi(SiC) àti Gallium Nitride (GaN) ló wà ní iwájú nínú ìyípadà yìí, èyí tó ń mú kí àwọn ẹ̀rọ agbára ìran tó ń bọ̀ ní agbára tó ga jù, yíyípadà kíákíá, àti iṣẹ́ ooru tó ga jù. Àwọn ohun èlò wọ̀nyí kì í ṣe pé wọ́n ń tún àwọn ànímọ́ iná mànàmáná ti àwọn semiconductors agbára ṣe nìkan ni, wọ́n tún ń ṣẹ̀dá àwọn ìpèníjà àti àǹfààní tuntun nínú ìmọ̀ ẹ̀rọ ìpamọ́. Ìpamọ́ tó munadoko ṣe pàtàkì láti lo agbára àwọn ẹ̀rọ SiC àti GaN ní kíkún, kí ó lè ṣeé gbẹ́kẹ̀lé, kí ó ṣiṣẹ́ dáadáa, àti kí ó pẹ́ títí nínú àwọn ohun èlò tó ń béèrè fún bí ọkọ̀ ayọ́kẹ́lẹ́ iná mànàmáná (EVs), àwọn ètò agbára tó ń sọdá, àti ẹ̀rọ itanna agbára ilé iṣẹ́.

Awọn anfani ti SiC ati GaN

Àwọn ẹ̀rọ agbára silicon (Si) tí a mọ̀ tẹ́lẹ̀ ti ń ṣàkóso ọjà fún ọ̀pọ̀ ọdún. Síbẹ̀síbẹ̀, bí ìbéèrè ṣe ń pọ̀ sí i fún agbára gíga, iṣẹ́ ṣíṣe tó ga jù, àti àwọn ohun tó ń fa ìrísí tó kéré sí i, silicon dojú kọ àwọn ààlà pàtàkì:

• Fólẹ́ẹ̀tì ìfọ́lẹ̀ tó lopin, èyí tó mú kí ó ṣòro láti ṣiṣẹ́ láìléwu pẹ̀lú àwọn fóltéèjì gíga.

• Awọn iyara iyipada ti o lọra, èyí tó ń yọrí sí pípọ̀ sí àwọn ìpàdánù ìyípadà nínú àwọn ohun èlò ìgbohùngbà gíga.

• Ìlànà ooru tó lọ sílẹ̀, èyí tó máa ń yọrí sí ìkójọpọ̀ ooru àti àwọn ohun tó yẹ kí a fi ìtútù mú.

SiC àti GaN, gẹ́gẹ́ bí àwọn olùgbékalẹ̀ WBG semiconductors, borí àwọn ààlà wọ̀nyí:

• SiCÓ ní fóltéèjì ìfọ́lẹ̀ gíga, ìfaradà ooru tó dára (ìlọ́po mẹ́ta sí mẹ́rin ti silikoni), àti ìfaradà ooru tó ga, èyí tó mú kí ó dára fún àwọn ohun èlò agbára gíga bíi inverters àti traction motors.

• GaNn pese iyipada iyara pupọ, resistance on-low, ati gbigbe elekitironi giga, ti o fun laaye awọn iyipada agbara kekere ati ṣiṣe giga ti n ṣiṣẹ ni awọn igbohunsafẹfẹ giga.

Nípa lílo àwọn àǹfààní ohun èlò wọ̀nyí, àwọn onímọ̀ ẹ̀rọ lè ṣe àgbékalẹ̀ àwọn ètò agbára pẹ̀lú iṣẹ́ tó ga jù, ìwọ̀n kékeré, àti ìgbẹ́kẹ̀lé tó ga jù.

Àwọn Àbájáde fún Àkójọ Agbára

Bó tilẹ̀ jẹ́ pé SiC àti GaN mú kí iṣẹ́ ẹ̀rọ náà sunwọ̀n síi ní ìpele semiconductor, ìmọ̀ ẹ̀rọ ìpamọ́ gbọ́dọ̀ yípadà láti kojú àwọn ìpèníjà ooru, iná mànàmáná, àti ẹ̀rọ. Àwọn kókó pàtàkì ni:

1. Isakoso Ooru
   Àwọn ẹ̀rọ SiC lè ṣiṣẹ́ ní ìwọ̀n otútù tó ju 200°C lọ. Ìtújáde ooru tó gbéṣẹ́ ṣe pàtàkì láti dènà ìtújáde ooru àti láti rí i dájú pé ó ṣeé gbẹ́kẹ̀lé fún ìgbà pípẹ́. Àwọn ohun èlò ìfọwọ́sowọ́pọ̀ ooru tó ti ní ìlọsíwájú (TIMs), àwọn ohun èlò copper-molybdenum, àti àwọn àwòrán tó ń tan ooru ká ṣe pàtàkì. Àwọn àkíyèsí ooru tún ní ipa lórí ibi tí a gbé e sí, ìṣètò modulu, àti ìwọ̀n gbogbo àpò náà.

2. Iṣẹ́ àti Àìsàn Iná Mànàmáná
   Iyara iyipada giga ti GaN mu ki awọn parasites package—bii inductance ati capacitance—ṣe pataki ni pataki. Paapaa awọn eroja parasite kekere le ja si overshoot voltage, interference electromagnetic (EMI), ati pipadanu iyipada. Awọn ọgbọn iṣakojọpọ bii flip-chip bonding, awọn loops current kukuru, ati awọn iṣeto die ti a fi sii ni a nlo ni ilọsiwaju lati dinku awọn ipa parasite.

3. Igbẹkẹle Ẹrọ
   SiC jẹ́ ohun tí ó lè bàjẹ́ ní ti ara rẹ̀, àwọn ẹ̀rọ GaN-on-Si sì ní ìmọ̀lára sí wahala. Àpò ìpamọ́ gbọ́dọ̀ kojú àìbáramu ìfàsẹ́yìn ooru, ìjagun, àti àárẹ̀ ẹ̀rọ láti pa ìwà títọ́ ẹ̀rọ mọ́ lábẹ́ ìyípo ooru àti iná mànàmáná lẹ́ẹ̀kan síi. Àwọn ohun èlò tí a so mọ́ ẹ̀rọ tí ó ní ìdààmú díẹ̀, àwọn ohun èlò tí ó báramu, àti àwọn ohun èlò tí ó lágbára ń ran lọ́wọ́ láti dín àwọn ewu wọ̀nyí kù.

4. Dídínkù àti Ìṣọ̀kan
   Àwọn ẹ̀rọ WBG ń mú kí agbára tó ga jù lọ ṣiṣẹ́, èyí tó ń mú kí ìbéèrè wà fún àwọn àpò kéékèèké. Àwọn ọ̀nà ìdìpọ̀ tó ti pẹ́—bíi chip-on-board (CoB), ìtútù ẹ̀gbẹ́ méjì, àti ìṣọ̀kan ètò-nínú-àpò (SiP)—jẹ́ kí àwọn apẹ̀ẹrẹ lè dín ìtẹ̀síwájú kù nígbà tí wọ́n ń ṣe àtúnṣe iṣẹ́ àti ìṣàkóso ooru. Ìyípadà kékeré tún ń ṣe àtìlẹ́yìn fún iṣẹ́ ìgbóná gíga àti ìdáhùn kíákíá nínú àwọn ẹ̀rọ itanna agbára.

Awọn Ojutu Iṣakojọpọ Ti nyoju

Ọpọlọpọ awọn ọna iṣakojọpọ tuntun ti farahan lati ṣe atilẹyin fun gbigba SiC ati GaN:

• Àwọn ohun èlò ìsopọ̀mọ́ra tí a fi bàbà ṣe tààrà (DBC)fun SiC: Imọ-ẹrọ DBC mu itankale ooru ati iduroṣinṣin ẹrọ dara si labẹ awọn iṣan omi giga.

• Àwọn Àwòrán GaN-on-Si tí a fi sínú rẹ̀Àwọn wọ̀nyí dín ìfàsẹ́yìn parasitic kù, wọ́n sì ń mú kí ìyípadà kíákíá nínú àwọn modulu onípele kékeré ṣeé ṣe.

• Ìfipamọ́ ooru gíga: Awọn agbo ogun imudagba ti o ni ilọsiwaju ati awọn ohun elo ti ko ni wahala kekere n ṣe idiwọ fifọ ati fifọ labẹ iyipo ooru.

• Àwọn Módù 3D àti Ọ̀pọ̀lọpọ̀ Ṣíìpù: Ṣíṣepọ̀ àwọn awakọ̀, àwọn sensọ̀, àti àwọn ẹ̀rọ agbára sínú àpò kan ṣoṣo mú iṣẹ́ ìpele ètò sunwọ̀n síi, ó sì dín ààyè bọ́ọ̀dù kù.

Àwọn àtúnṣe tuntun wọ̀nyí fi ipa pàtàkì tí ìdìpọ̀ ń kó hàn nínú ṣíṣí agbára gbogbo àwọn semiconductors WBG.

Ìparí

SiC àti GaN ń yí ìmọ̀ ẹ̀rọ power semiconductor padà ní pàtàkì. Àwọn ohun ìní electrical àti thermal tó ga jùlọ wọn mú kí àwọn ẹ̀rọ tó yára, tó gbéṣẹ́ jù, àti tó lágbára láti ṣiṣẹ́ ní àwọn àyíká tó le koko jù. Síbẹ̀síbẹ̀, mímú àwọn àǹfààní wọ̀nyí wá nílò àwọn ọgbọ́n ìtọ́jú ìgbóná tó ga jù tí ó ń bójú tó ìṣàkóso ooru, iṣẹ́ iná mànàmáná, ìgbẹ́kẹ̀lé ẹ̀rọ, àti ṣíṣe àkójọpọ̀ díẹ̀díẹ̀. Àwọn ilé iṣẹ́ tó ń ṣe àtúnṣe nínú ìtọ́jú SiC àti GaN yóò ṣe àkóso ìran tó ń bọ̀ ti ẹ̀rọ itanna agbára, tí yóò máa ṣe àtìlẹ́yìn fún àwọn ẹ̀rọ tó ń ṣiṣẹ́ dáadáa àti tó ga jùlọ ní gbogbo ẹ̀ka agbára ọkọ̀ ayọ́kẹ́lẹ́, ilé iṣẹ́, àti àwọn ẹ̀ka agbára tó ń sọ di tuntun.

Ní àkótán, ìyípadà nínú ìṣọpọ̀ semiconductor agbára kò ṣeé yà sọ́tọ̀ kúrò nínú ìdàgbàsókè SiC àti GaN. Bí ilé iṣẹ́ náà ṣe ń tẹ̀síwájú láti tẹ̀síwájú sí ìṣe tó ga jù, ìwúwo tó ga jù, àti ìgbẹ́kẹ̀lé tó ga jù, ìṣọpọ̀ yóò kó ipa pàtàkì nínú títúmọ̀ àwọn àǹfààní ìmọ̀ ẹ̀rọ semiconductor gbogbo-bándgap sí àwọn ojútùú tó wúlò, tó ṣeé lò.