電力電子技術(shù)的未來(lái)：寬禁帶

化石燃料是一種有限的資源，一旦消耗殆盡，世界將面臨前所未有的能源危機(jī)。正因如此，電在我們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷娑贾陵P(guān)重要。幾乎人人都了解汽車(chē)、公交車(chē)和卡車(chē)將成為電動(dòng)車(chē)，但很少有人知道航空學(xué)正在取得類(lèi)似的進(jìn)展-最終導(dǎo)致電動(dòng)飛機(jī)的出現(xiàn)。

清潔能源的使用給以可再生方式產(chǎn)生能源帶來(lái)了許多好處。可再生能源生產(chǎn)方法的數(shù)量和成熟程度正在增加，這意味著我們可以對(duì)其成為礦物燃料的可行和可持續(xù)替代品的能力充滿(mǎn)信心。

現(xiàn)在的重點(diǎn)正轉(zhuǎn)向兩個(gè)領(lǐng)域：第一，從可持續(xù)的來(lái)源產(chǎn)生更多的電力;第二，通過(guò)高效利用每瓦特功率以確保盡可能高效地利用電力。

在我們思考電力的方式發(fā)生這種變化的同時(shí)，幾乎所有電氣/電子設(shè)備使用的半導(dǎo)體器件中的材料也發(fā)生了類(lèi)似的“巨大變化”。多年來(lái)，硅一直是主要材料，數(shù)十億美元投入數(shù)十年的增量改進(jìn)中，從而交付了以前無(wú)法實(shí)現(xiàn)的設(shè)備。

然而，越來(lái)越明顯的是，硅達(dá)到其極限，現(xiàn)在被更強(qiáng)大、現(xiàn)代的材料取代，這些材料的性能優(yōu)于硅，特別是在電壓/電流容量、開(kāi)關(guān)速度和減小的損耗方面，這確保它們更高效地使用電能。它們還提供更高的功率密度，這意味著隨著更高的功率方案成為趨勢(shì)，整體方案的外形尺寸不需要相應(yīng)地增加。

寬禁帶(WBG)材料在許多應(yīng)用中都具有優(yōu)勢(shì)，在現(xiàn)代大功率應(yīng)用中尤其有價(jià)值，包括混合動(dòng)力或全電動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的車(chē)輛。它們還用于發(fā)電領(lǐng)域，包括太陽(yáng)能電池逆變器和風(fēng)力渦輪機(jī)，以及更為傳統(tǒng)的領(lǐng)域如為工業(yè)電機(jī)供電等。

雖然WBG的出現(xiàn)給業(yè)界帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)，包括對(duì)如二極管和MOSFET等半導(dǎo)體產(chǎn)品進(jìn)行基本的重新設(shè)計(jì)，如開(kāi)發(fā)更強(qiáng)固的封裝，以及完全重新設(shè)計(jì)這些器件的制造工藝，但WBG逐漸成為業(yè)界新產(chǎn)品設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

安森美半導(dǎo)體是該技術(shù)的先驅(qū)，已解決了許多挑戰(zhàn)，最近創(chuàng)建了最低導(dǎo)通電阻(RDSon)的 SiC MOSFET。此外，每年我領(lǐng)先于們都在擴(kuò)增更多的新產(chǎn)品節(jié)點(diǎn)，并致力于下一代器件的開(kāi)發(fā)，以持續(xù)在性能和產(chǎn)品陣容領(lǐng)先。安森美半導(dǎo)體認(rèn)為垂直整合是為了向我們的客戶(hù)提供最好的產(chǎn)品。

如今，一些制造商正在重新設(shè)計(jì)IGBT驅(qū)動(dòng)器與SiC MOSFET一起使用。由于硅IGBT和SiC MOSFET具有不同的襯底參數(shù)和不同的開(kāi)關(guān)行為，因此該方法可能不是最佳方案。使用這種方法可能意味著WBG SiC器件將不會(huì)達(dá)到其峰值性能，大大抵消了轉(zhuǎn)向該技術(shù)的好處。

安森美半導(dǎo)體提供具有高度的靈活性和集成度的SiC門(mén)極驅(qū)動(dòng)器，完全兼容市場(chǎng)上的任何SiC MOSFET。

除了二極管和MOSFET之類(lèi)的器件，WBG技術(shù)還將在電源模塊領(lǐng)域產(chǎn)生重大的積極影響。充分證明了模塊在高功率(> 20kW)應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)，并且隨著功率需求的增加，將需要WBG技術(shù)來(lái)滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。

盡管這些模塊可能會(huì)保留其硅基前身的外形尺寸，但幾乎內(nèi)部設(shè)計(jì)的每個(gè)方面都將需要進(jìn)行更改以采用新器件的特性。

隨著SiC器件與硅器件趨于成本平價(jià)，我們正處于這市場(chǎng)發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。安森美半導(dǎo)體在其中發(fā)揮主導(dǎo)作用，并在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)持續(xù)專(zhuān)注于通過(guò)全面垂直整合保持作為一家頂級(jí)SiC供應(yīng)商。