在半導體材料領域中,第一代半導體是「矽」(Si),第二代半導體是「砷化鎵」(GaAs),第三代半導體(又稱「寬能隙半導體」,WBG)則是「碳化矽」(SiC)和「氮化鎵」(GaN)。
第一、二代半導體的矽與砷化鎵屬於低能隙材料,數值分別為 1.12 eV 和 1.43 eV,第三代(寬能隙)半導體的能隙,寬能隙半導體中的「能隙」(Energy gap)代表著「一個能量的差距」,意即讓一個半導體「從絕緣到導電所需的最低能量」。
SiC 和 GaN 分別達到 3.2eV、3.4eV,因此當遇到高溫、高壓、高電流時,跟一、二代比起來,第三代半導體不會輕易從絕緣變成導電,特性更穩定,能源轉換也更好。
隨著 5G、電動車時代來臨,科技產品對於高頻、高速運算、高速充電的需求上升,矽與砷化鎵的溫度、頻率、功率已達極限,難以提升電量和速度;一旦操作溫度超過 100 度時,前兩代產品更容易故障,因此無法應用在更嚴苛的環境;再加上全球開始重視碳排放問題,因此高能效、低能耗的第三代半導體成為時代下的替代方案。
第三代半導體在高頻狀態下仍可以維持優異的效能和穩定度,同時擁有開關速度快、尺寸小、散熱迅速等特性,當晶片面積大幅減少後,有助於簡化周邊電路設計,進而減少模組及冷卻系統的體積。
GaN 元件常用於電壓 900V 以下之領域,擁有耐高溫、高頻操作、高效率以及很好的移動性,應用在:高壓功率元件(Power)、高射頻元件(RF)、充電器、軍用雷達、中低功率、5G 通訊相關,產品舉例:光達、車用二極體、5G衛星通訊PA及手機快充。
SiC 是由矽(Si)與碳(C)組成,結合力強,在熱量上、化學上、機械上皆安定,SiC 本身是「同質磊晶」技術,所以品質好、元件可靠度佳,由於低耗損、高功率的特性,有很好的耐高壓、大電流的應用場景,例如電動車、電動車充電基礎設施、太陽能及離岸風電等綠能發電設備。
第三代半導體Silicon Carbide(簡稱SiC)有著以下的優點:
1.耐高壓強度大大的大於Si材料
2.導通最大電流與Si相比有大幅的進步
3.導熱能力比Si材料強化了約3倍
4.與Si材料相比,阻抗表現更加優異
5.能夠在更高的頻率下運作
SiC比Si MOSFET上的優勢:
Si材料在製作成MOSFET時,如果需要提高VDS的最大耐壓,相對的Rds阻抗就會大幅上升。這一點在SiC材料上就獲得極大的改善。
相較於傳統的Si材料,在製作高耐壓上會有困難,改用SiC時,因阻抗大小也不再是問題,所以可以製作出更高耐壓的MOSFET。
在高速開關切換中,原先的Si MOSFET的表現並不算太差,但由於Si MOSFET無法應用在高壓的情況,所以高壓的部分則由IGBT所取代,但因為IGBT無法應用在高速開關切換,所以SiC MOSFET剛好可以解決高壓高速的問題。
ANJET的AM12040G是1200V/40mΩ N-channel SiC Power MOSFET,使用低導通電阻 RDS(on)、最佳的導熱性和性能,使用第三代半導體技術擁有低電容和低柵極電荷、高頻開關的低柵極電阻,易於並聯,在環保方面通過無鉛、無鹵素、符合 RoHS 標準。
AM12040G適合使用在開關電源、光伏逆變器、不間斷電源、電機設備、DC/DC 轉換器、電動汽車充電等高電壓應用,AM12040G是使用TO-247HV-4L package。
安傑特科技致力於研究開發可顯著提高電能轉換效率的功率半導體,努力為社會做出貢獻,與日本,台灣,美國的晶圓代工廠合作,設計出最適合各種應用的功率器件(Si,SiC,GaN等)。團隊來自德州儀器(Texas Instruments)、三菱電機(Mitsubishi Electric)、瑞薩電子(Renesas Electronics)、羅姆(ROHM)。平均每人擁有在半導體產業工作20到30年的經驗。
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