SiC BJT:史上最高效率的1200V功率轉換開關
發布時間:2013-03-29 來源:電子元件技術網 責任編輯:abbywang
【導讀】飛兆半導體最近推出的碳化矽(SiC)雙極結型晶體管(BJT)將成為IGBT的下一代替代技術,它可以在更高的溫度下轉換更高的電壓和電流。它允許更高的開關頻率,但能保持相同或更低的開關和導通損耗,從而允許使用更小的電感、電容和散熱器,不僅可降低係統BOM成本,而且可在相同外形因子下提高輸出功率,或以更小的外形尺寸提供相同輸出功率。
為wei努nu力li實shi現xian更geng高gao的de功gong率lv密mi度du並bing滿man足zu嚴yan格ge的de效xiao率lv法fa規gui要yao求qiu以yi及ji係xi統tong正zheng常chang運yun行xing時shi間jian要yao求qiu,工gong業ye和he功gong率lv電dian子zi設she計ji人ren員yuan在zai進jin行xing設she計ji時shi麵mian臨lin著zhe不bu斷duan降jiang低di功gong率lv損sun耗hao和he提ti高gao可ke靠kao性xing的de難nan題ti。 然而,在可再生能源、工業電機驅動器、高密度電源、汽車以及井下作業等領域,要想增強這些關鍵設計性能,設計的複雜程度就會提高,同時還會導致總體係統成本提高。
為幫助設計人員解決這些難題,飛兆半導體公司開發成功了非常適合功率轉換係統的碳化矽(SiC)技術解決方案,進而拓展了該公司在創新型高性能功率晶體管技術領域的領先地位。
與IGBT相比,飛兆半導體最近開發出的碳化矽(SiC) BJT功gong率lv器qi件jian可ke實shi現xian效xiao率lv和he功gong率lv密mi度du的de大da幅fu提ti升sheng,無wu論lun在zai元yuan件jian還hai是shi係xi統tong級ji,這zhe可ke幫bang助zhu設she計ji工gong程cheng師shi在zai其qi設she計ji中zhong滿man足zu成cheng本ben的de要yao求qiu,以yi及ji改gai善shan功gong率lv密mi度du、可靠性和效率。
SiC BJT可ke提ti供gong更geng高gao的de開kai關guan頻pin率lv和he更geng低di的de損sun耗hao,從cong而er可ke在zai相xiang同tong係xi統tong尺chi寸cun下xia實shi現xian更geng高gao的de輸shu出chu功gong率lv,並bing降jiang低di無wu源yuan元yuan件jian的de成cheng本ben,因yin為wei它ta允yun許xu使shi用yong更geng小xiao的de電dian感gan、電容和散熱器。
SiC BJT可提供目前市場上最低的傳導損耗,因為它的導通電阻每平方厘米隻有2.2毫歐姆,它的開關總損耗也是最低的,包括驅動器損耗。SiC BJT直流增益大於70。
SiC BJT可提供更高的開關頻率,它開與關之間的轉換時間隻有20ns,而且這一性能與工作溫度無關。更重要的一點是,SiC BJT開關轉換時沒有尾流。

2KW SiC和IGBT升壓電路比較
今天的很多電子應用諸如可再生能源、工業控製係統和移動電源都要求高效率、小尺寸和重量輕。SiC BJT剛好可以滿足以上要求,與今天的任何其他晶體管(如MOSFET和IGBT)相比,它可提供業內最高的效率,同時它還消除了許多尺寸、重量、溫度和效率方麵的折中考慮。
在改善效率領域,SiC BJT針對的目標應用包括:太陽能逆變器、充電樁、移動電源、電機驅動、PFC輸入級、DC-AC轉換器、焊接係統和DC-DC轉換器。
與此同時,SiC BJT的另一大獨特性能優勢是它可以在高溫下提供可靠的開關操作,這在油氣鑽探、能量收集、商業航空、特定的汽車和工業設計應用中是至關重要的。在高溫應用領域,SiC BJT針對的目標應用包括:馬達和渦輪控製、安全監控、高溫馬達驅動、高溫執行器控製和高溫DC轉換器。

飛兆8千瓦逆變器方案中SiC和IGBT的性能比較
飛兆SiC BJT的未來發展路線圖是:SiC BJT分立元件、SiC二極管、SiC電源模塊、SiC BJT IC驅動器、針對高溫應用的SiC BJT。
先進的SiC雙極結型晶體管(BJT)係列產品可實現更高的效率、電流密度和可靠性,並且能夠順利地在高溫下進行可靠工作。 SiC BJT實現了更高的開關頻率,這是因為傳導和開關損耗較低(30-50%),從而能夠在相同尺寸的係統中實現高達40%的輸出功率提升。
這些強健的BJT支持使用更小的電感、電容和散熱片,可將係統總體成本降低多達20%。 這些業界領先的SiC BJT性能出眾,可促進更高的效率和出色的短路及逆向偏壓安全工作區,將在高功率轉換應用的功率管理優化中發揮重大作用。

飛兆 SiC BJT是下一代功率器件技術
飛兆半導體還開發了即插即用的分立式驅動器電路板(15A和50A版本),作為整套碳化矽解決方案的一部分,與飛兆半導體的先進SiC BJT配合使用時,不僅能夠在減少開關損耗和增強可靠性的條件下提高開關速度,還使得設計人員能夠在實際應用中輕鬆實施SiC技術。飛兆半導體為縮短設計時間、加快上市速度,還提供了應用指南和參考設計。應用指南可供設計人員獲取SiC器件設計所必需的其他支持;參考設計有助於開發出符合特定應用需求的驅動器電路板。
SiC BJT的特性可歸結為以下三點:1)有史以來最高效的1200 V功率轉換開關---最低的總損耗,包括開關、傳導及驅動器損耗。所有1200 V器件中最低的開關損耗(任意RON條件下);2)簡單直接的驅動----常關功能降低了風險和複雜程度,並減少了限製性能的設計。穩定的基極輸入,對過壓/欠壓峰值不敏感;3)強健且可靠---額定工作溫度高: Tj=175°C 。由於RON具有正溫度係數,增益具有負溫度係數,因此易於並聯。穩定持久的Vbe正向電壓和反向阻隔能力。
飛兆半導體的SiC BJT采用TO-247封裝;符合條件的客戶從現在起即可獲取工程設計樣本。
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