E fa'apefea ona suia e le SiC ma le GaN le afifiina o le Power Semiconductor

O loʻo i ai se suiga tele i le alamanuia o semiconductor eletise ona o le vave faʻaaogaina o mea e lautele le bandgap (WBG).Silikoni KarbidaO le (SiC) ma le Gallium Nitride (GaN) o loʻo i le pito i luma o lenei suiga, e mafai ai e masini eletise o le isi tupulaga ona maua le lelei sili atu, vave fesuiaʻiga, ma le faʻatinoga sili atu o le vevela. O nei meafaitino e le gata ina toe faʻamatalaina uiga eletise o semiconductors eletise ae faʻatupuina ai foʻi luʻitau ma avanoa fou i tekinolosi afifiina. O le afifiina lelei e taua tele ina ia faʻaaogaina atoatoa le gafatia o masini SiC ma GaN, ma faʻamautinoa ai le faʻatuatuaina, faʻatinoga, ma le umi o le ola i faʻaoga faigata e pei o taʻavale eletise (EV), faiga faʻafouina o le malosi, ma eletise eletise tau alamanuia.

O lelei o le SiC ma le GaN

Ua leva ona pulea e masini eletise masani o le silicon (Si) le maketi mo le tele o tausaga. Peitaʻi, a o faʻatupulaʻia le manaʻoga mo le maualuga o le malosi, sili atu le lelei, ma foliga laiti, o loʻo feagai le silicon ma ni tapulaʻa totino:

• Voltage fa'atapula'aina, ma faigata ai ona faʻagaoioia ma le saogalemu i voltage maualuluga.

• Saosaoa o fesuia'iga e sili atu le malie, e mafua ai le faʻateleina o le leiloa o le fesuiaʻiga i faʻaoga telefoni feaveaʻi maualuga.

• Fa'aitiitia le fa'avevela o le vevela, ma iʻu ai i le faʻaputuina o le vevela ma le faigata ai ona manaʻomia le faʻamālūlūina.

O le SiC ma le GaN, e pei o semiconductors WBG, e faatoilaloina nei tapulaa:

• SiCe ofoina atu le maualuga o le breakdown voltage, lelei tele le thermal conductivity (3–4 taimi nai lo le silicon), ma le maualuga o le onosa'i i le vevela, ma avea ai ma mea lelei mo fa'aoga malolosi e pei o inverters ma traction motors.

• GaNe maua ai le fesuia'iga vave tele, tete'e maualalo i luga, ma le maualuga o le fe'avea'i o eletise, e mafai ai ona fa'agaoioia ni fa'aliliu eletise laiti ma maualuga le lelei i taimi maualuluga.

O le faʻaaogaina o nei penefiti faaletino, e mafai ai e inisinia ona mamanuina ni faiga eletise e sili atu le lelei, laʻititi le tele, ma faʻaleleia atili le faʻatuatuaina.

Aafiaga mo le Afifiina o le Malosiaga

E ui ina faʻaleleia e le SiC ma le GaN le faʻatinoga o masini i le tulaga semiconductor, ae e tatau ona faʻaleleia atili le tekinolosi afifiina e faʻafetaiaʻia ai luʻitau o le vevela, eletise, ma le faʻainisinia. O manatu autu e aofia ai:

1. Pulega o le Vevela
   E mafai e masini SiC ona fa'agaoioia i le vevela e sili atu i le 200°C. E taua tele le fa'asalalauina lelei o le vevela e puipuia ai le sosolo ese o le vevela ma fa'amautinoa ai le fa'atuatuaina i se taimi umi. E taua tele mea fa'apitoa mo le feso'ota'iga fa'avevela (TIMs), mea fa'apipi'i kopa-molybdenum, ma mamanu fa'aleleia atili e fa'asalalau ai le vevela. E a'afia fo'i e mafaufauga fa'avevela le tu'uina o le die, fa'atulagaga o le module, ma le tele atoa o le afifi.

2. Fa'atinoga Fa'aeletise ma Parasitika
   O le saoasaoa tele o le fesuia'iga o le GaN e matuā tāua ai lava mea e pei o le inductance ma le capacitance. E o'o lava i elemene laiti e mafai ona o'o atu ai i le so'ona tele o le voltage, fa'alavelave fa'aeletoronika (EMI), ma le leiloa o le fesuia'iga. O fuafuaga fa'apipi'i e pei o le flip-chip bonding, short current loops, ma fa'atulagaga o le embedded die ua fa'ateleina ona fa'aaogaina e fa'aitiitia ai a'afiaga o mea e pei o le parasitic.

3. Fa'atuatuaina Fa'amekanika
   E faigofie ona malepelepe le SiC, ma e maaleale masini GaN-on-Si i le mamafa. E tatau i afifiina ona foia le le fetaui o le faʻalauteleina o le vevela, piʻo, ma le vaivai o masini ina ia faatumauina ai le lelei o le masini i lalo o le taamilosaga faifai pea o le vevela ma le eletise. O mea e faʻapipiʻi ai le die e maualalo le mamafa, mea e fetaui lelei ma le mamafa, ma mea e faʻatumu ai mea e le o i lalo e fesoasoani e faʻaitiitia ai nei lamatiaga.

4. Fa'aitiitiga ma le Tu'ufa'atasia
   E mafai e masini WBG ona faʻateleina le malosi o le eletise, lea e faʻateleina ai le manaʻoga mo afifi laiti. O metotia faʻapitoa mo afifiina—e pei o le chip-on-board (CoB), faʻamālūlūina itu e lua, ma le tuʻufaʻatasia o le system-in-package (SiP)—e mafai ai e tagata mamanu ona faʻaitiitia le laʻasaga aʻo faʻatumauina pea le faʻatinoga ma le puleaina o le vevela. O le faʻaitiitiga e lagolagoina ai foʻi le faʻagaioiga maualuga-taimi ma le vave tali atu i faiga eletise eletise.

Fofo Fa'aputuga Fou

E tele ni auala fou e fa'apipi'i ai afifi ua alia'e mai e lagolago ai le fa'aaogaina o le SiC ma le GaN:

• Mea Fa'apipi'i Kopa Fa'apipi'i Tuusa'o (DBC)mo le SiC: E fa'aleleia atili e le tekinolosi DBC le sosolo o le vevela ma le mautu fa'amekanika i lalo o tafega malolosi.

• Fuafuaga Fa'apipi'i GaN-on-Si: O nei mea e faʻaitiitia ai le inductance parasitic ma mafai ai ona fesuiaʻi vave tele i totonu o modules laiti.

• Fa'apipi'iina o le Fa'avevela Maualuga: O mea fa'apipi'i fa'aonaponei ma mea e fa'atumu ai i lalo e maualalo le mamafa e puipuia ai le māvaevae ma le vaeluaina i lalo o le ta'amilosaga fa'avevela.

• 3D ma Multi-Chip ModulesO le tu'ufa'atasia o aveta'avale, masini fa'alogo, ma masini eletise i totonu o le afifi e tasi e fa'aleleia atili ai le fa'atinoga o le polokalama ma fa'aitiitia ai le avanoa i luga o le laupapa.

O nei mea fou e faʻamamafaina ai le matafaioi taua o afifiina i le tatalaina o le gafatia atoatoa o semiconductors WBG.

Faaiuga

O le SiC ma le GaN o loʻo suia faʻavae le tekinolosi o le semiconductor eletise. O latou uiga lelei o le eletise ma le vevela e mafai ai e masini ona vave, sili atu le lelei, ma mafai ona faʻagaoioia i siosiomaga faigata. Peitaʻi, o le iloaina o nei faʻamanuiaga e manaʻomia ai ni fuafuaga faʻapipiʻi faʻapitoa e faʻatatau i le puleaina o le vevela, faʻatinoga eletise, faʻatuatuaina o masini, ma le faʻaitiitia. O kamupani e faʻafouina i le afifiina o le SiC ma le GaN o le a taʻitaʻia le isi tupulaga o eletise eletise, lagolagoina faiga faʻasaoina le malosi ma le maualuga o le faʻatinoga i vaega o taʻavale, alamanuia, ma malosiaga faʻafouina.

I se aotelega, o le suiga tele i afifiina o semiconductor eletise e lē mafai ona vavaeese mai le tulaʻi mai o le SiC ma le GaN. A o faʻaauau pea ona tuleia e le alamanuia agai i le maualuga o le lelei, maualuga le mafiafia, ma le maualuga o le faʻatuatuaina, o le afifiina o le a i ai se sao taua i le faʻaliliuina o faʻamanuiaga faʻateorē o semiconductors lautele-bandgap i ni fofo faʻatino ma faigofie ona faʻaaogaina.