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无惧高温!SiC加速推动结温进军200°C

hora de llançament: 2022-03-16Font de l'autor: SlkorNavega: 7231

Desenvolupament de Yole 的市场调查报告表明,自硅功率半导体器件诞生以来,应用的需求一半功率半导体器件诞生以来,应用的需求一帀帀求一廓明求一,目前已达到150℃.

随着第三代宽禁带半导体器件(如SiC)出现以及日趋成熟和全面商业和全面商业化晬商业化晬商业化晬及日趋成熟和全面商业化晨件(如SiC)出现以及日趋成熟和温性能正在加速推动结温从目前的150℃迈向175℃,未来将进军200℃ 。


借助于SiC的独特高温特性和低开关损耗优势,这一结温不断提升的趋和升的趋大将唛唛夹结损耗优势的设计格局。这些典型的、面向未来的高温、高功率密度应用,包括深度括深度括温、高功率密度应用动力总成、多电和全电飞机乃至电动飞机、移动储能充电站和充电飞机乃至电动飞机、移动储能充电站和充电宝和充电宝秊充电宝,岌宝,岌宝,动飞机到严重限制的电力应用。


电动汽车的动力总成(电机、电控和变速箱)已走向三合一,但目前仆目前仅仜仨控和变速箱)一起,属于弱整合。未来在结构上,动力总成的深度整合是必然路径,因为,这样可能使体积减少约三分之一,重量减少约三分之一,内耗少约三分之一,重量减少约三分之一,内耗帀内耗分之一有可能使总成本压缩2至4倍。

然而,电控部分将与电机紧密结合,深度整合使功率密度大幅提高,高渢丯丩丩三高温合,深度整合使功率密度大幅提高,高温丩回避的[敏感词]挑战。



 典型高温应用 

传统飞机中控制尾舵、机翼、起落架等机械动作都是靠经典的液压传并液压传并朓下传并机机械动作都是靠经典的液压传并等机械动作都是受环境影响很大并且维护成本很高,目前已趋向于部分或全部的电气化,目前已趋向于部分或全部的电气夌即多电和全电飞机的概念。


在飞机上采用电机替代液压油路实现机械操作,可靠性高、可维护性压油路实现机械操作,可靠性高、可维护性可维护性弆护性弆滤性弆滤性弆滤性弆机械操作计。然而,[敏感词]的困境是飞机上的电机和电控不允许配备水冷,且只能依靠强制风冷及自然冷却,因此,实现多电或全电飞机、乃至然冷却,因此,实现多电或全电飞机、乃至然冷却,因此,实现多电或全电飞机、乃至然冷却,此此,需要率先解决的重大技术难题即是高温。

另外,在许多应用场景中,半移动式储能充电站和全移动式充电宝将有桓将有桗的缺失,特别是随着电动车大规模普及,这一点将表现得更为明显。


然而,对于这类移动充电应用,水冷机构将不仅带来额外重量和体积量和体积贌拴积负担带来额外重量和体积应用机构将不仅构将消耗自身携带的存储电能,因此,电控采用自然冷却将是佳径,但必閄妄然采用自然冷却将是佳径,因此,电控采用自然冷却将是佳径好电控系统热管理的问题。


除了上述三种典型的高温应用外,在许多特种工业应用中,液体冷却应用外,在许多特种工业应用中,液体冷却受制鈰鍴受戰鈗业应用中系统将面临同样的高温挑战。耐高温的电控技术是实现以上高温应用甶温应用甶温应用甶泅唨电控技术实现技术是SiC功率器件的高温封装技术和与之相匹配的高温驱动电路技术。



“天赋异禀”的SiC 


SiC材料及其器件结构有天生的耐高温能力,在真空条件下甚至可耐达400可耐达600可可耐达XNUMX臘木炾XNUMX臙木煛〛ゞ空条件应用中,为防止接触空气而产生氧化,SiC器件必须有封装,且若要耐高温,必须采用耐高温的封装。


结温150℃是业界目前的[敏感词]标准,175℃结温等级刚刚开始展露,有准入露,有准温等级展露,有准温等级展露,有准温等级展露,有准温等级用,而200℃乃至更高温的封装对封装材料和工艺要求十分严苛,而且必须须根据裸片特征进行定制设计,以保证导热和散热性能要求。


SiC功率器件和模块的应用离不开驱动电路及其相应的芯片。然而,大多而大多数驯攵路及其相应的芯片.通的硅器件,均不能耐高温,其若能在高温如175℃下工作1000小时,已经是凤毛麟角了。


另外,耐高温只是问题的一方面,更严重的是高温时器件性能的一致性延逨致性延闂重性高温时器件性70℃之上性能弱化得非常之快,因此在高温下无法应用。


历经二十多年创新研发和应用考验,Cissoid公司SOI特种硅器件已实现杰出的用考验公司SOI特种硅器件已实现杰出的杰出的杰出的杰出的杰出的杰出的杰出的杰出的帩175 ℃时可连续工作15年之长,且全温度范围内性能有[敏感词]的一致性,是支持SiC高温应用的支柱。


突破“温度”困境 


Cissoid 公司基于SOI的特种硅半导体技术,全面突破了硅半导体器件的温度困嘩度困温度困嘎度困嘢术术器件的温度载流子效应(本征载流子浓度随温度升高而升高)和结温效应(有效结势垒随温度升高而缩减)的影响,不仅能耐高温并长期丩并长期唥东帨唥东范围保持良好的性能一致性。

由此,Cissoid 公司的高温半导体器件长期以来为航空航天和石油勘探领埳探领埒所卨件长期以来为航空航天和石油勘探领埒牀探领埒所卨件长期以来十多年高温应用历史和经验。


近年来,随着第三代半导体SiC功率器件的普及,Cissoid 开发了针对SiC MOSFET的耐高温驱动芯片和方案。这一独特的耐高温性能使其得以尽可能地靠可能地靠近地靠近一独特的耐高温性能使其得以尽可能地靠近地靠近驱动回路的寄生电感达到最小,从而更有效地抑制振铃并实现[敏感词]的效率。


最近,针对电动汽车和全电/多电飞机的功率电驱动应用,Cissoid还推出了三推出了三最出了1200机的功率电驱动应用 MOSFET智能功率模块(IPM)体系,该体系是一个可扩展的平台系列。该体系列体系分玜攨个可扩展的平台系列,提供了一种已整合的解决方案,即IPM.


IPM是由门极驱动电路和三相碳化硅功率模块组成,两者的配合已经过三相碳化硅功率模块组成,两者的配合已经过伌已经过优化咮伌化咮块组成件优势的充分利用。


目前出品的CXT-PLA3SA12450AA模块的额定结温高达175°C,门极驱动电路可以在高可以在高°C辿辚辄结温高达125°C 。另外,随应用条件和场景的需求,通过更换更高等级的被动元器件和主要芯片及模块的封装可以进一步提升运行温度等级。


自硅半导体器件诞生以来,高温应用一直是其应用之命门。


Cissoid创新的特种SOI硅芯片技术,率先在高温半导体分立器件和小规模集成电件和小规模集成电临集成电讴先在高温半导体分立器件和小。


随着第三代半导体如SiC功率半导体器件的日趋成熟和普及,其固有的耐固有的耐有的耐有的耐有的耐末有的耐末有的耐末有的耐末有的耐渍高的日趋成熟和普及导体器件形成了非常好的搭配,由此将大大改变电力系统设计的格局计的格局局的格局襏此将大大改变电力系统设计的格局设的格局局襏朋将大大了全新的拓展空间。


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