Инженеринг ревю бр. 8/2023

12 ноември 2023 ИНЖЕНЕРИНГ РЕВЮ Новости при SiC и GaN базираните силови компоненти част I електроника ощните полеви (FET) транзистори изградени на базата на галиев нитрид - Gallium Nitride (GaN) и силициев карбид - Silicon Carbide (SiC) позволяват по-високи нива на мощност и ефективност в сравнение с традиционните полеви транзистори (silicon metal-oxide semiconductor fieldeffect transistors - MOSFET). И галиевият нитрид, и силициевият карбид са полупроводникови материали с широка забранена зона (wide bandgap, WBG), но между тях има фундаментални разлики, които определят приложенията им определени видове електронни схеми. Когато разглеждаме тези два типа полупроводникови прибори винаги сравняваме работни напрежения и токове, загуби, скорости на превключване, топлинна проводимост, цена и подходящи приложения. MOSFET транзисторите изминават дълъг път на развитие от патента на Юлиус Лилиенфелд през 1925 г, през лабораториите на Bell Labs през петдесетте и началото на шейсетте години, до първите серийно произвеждани транзистори и първата MOS интегрална схема (ИС) представена от General Microelectronics през 1964 г. С въвеждането на биполярните транзистори с изолиран гейт (insulated gate bipolar transistors - IGBT) през 1980 г. се появява нова алтернатива за приложения с доста повисоки напрежения и токове, в сравнение с традиционните силициеви изправители и тиристори. IGBT приборите се превръщат в основни силови електронни компоненти за променливотокови и постояннотокови управления за електрически машини и задвижвания, непрекъсваеми захранвания и индукционни нагреватели. Типичната работна честота за подобни приложения със силициеви прибори е до 20 kHz, докато със SiC тя може да достигне 100 kHz, а с GaN до 140kHz – което води до намаляване на размерите и теглото на системите. Със старта на пазарното предлагане на WBG транзисторите след 2010 г., GaN и SiC силовите прибори промениха и продължават да променят съвременната силова електроника и всички свързани с нея отрасли. Тези компоненти предлагат съществени подобрения спрямо класическите силициеви MOSFET и IGBT. Техният по-малък капацитет на гейта води до по-ниски загуби при управление, както и по-кратки времена на превключване. За сравнение - GaN транзистор се нуждае от заряд на гейта от 1 nC- , докато при силициевия тази стойност е 4 nC- . М

RkJQdWJsaXNoZXIy Mzc3Mjk=