Si、SiC和GaN定位比较及选用

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Si、SiC和GaN定位比较      英飞凌科技电源与传感系统事业部大中华区开关电源应用高级市场经理陈清源表示，硅在电压范围为25V-1.7 kV仍是主流技术，适用于从低到高功率的应用；碳化硅适用的电压范围是650V-3.3 kV，适用于开关频率从中到高的大功率应用；而氮化镓适用的电压范围是80V-650V，适用于开关频率最高的中等功率应用。在600V和650V电压等级，CoolMOS、CoolSiC和CoolGaN可以共存，以满足以下各种应用的需求：电动车充电、电机驱动加OBC（车载充电器）、电池化成、数据中心和电信开关电源、工业开关电源、太阳能光伏逆变器、储能、UPS等应用。
      目前在以上提及的领域，我们根据不同的客户各自的应用场景有着相应的技术储备。硅材料由于技术成熟度最高，以及性价比方面的优势，所以未来依然会是各个功率转换领域的主要器件。而氮化镓(GaN)器件由于其在快速开关性能方面的优势，会在追求高效和高功率密度的场合，例如数据中心、服务器等，有较快的增长。而碳化硅(SiC)器件在三种材料中温度稳定性和可靠性都被市场验证，所以在对可靠性要求更高的领域，例如汽车和太阳能逆变器等，看到较快的增长。”
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      目前Si、SiC和GaN这三种材料的功率器件会共存，不存在谁会取代谁。
- u4 T+ X  A: z0 lSi、SiC及GaN，该如何选择？

既然Si、SiC及GaN三种材料的产品将共存，那么IC厂商及设计师们该如何选择？

从效率、功率密度兼具易用性。陈清源在视频会议中针对这三个材料作了比较：传统的硅，产品范围事实上是最多的，它开发得最久，而且每一个产品系列都比较完善，它的性价比是最高。如果需要找性价比高的，事实上硅绝对是首选。但是如果说你要找到效率最高、功率密度最大，基于氮化镓的器件切换速度最快，而且它的价格可能没有硅有优势，但是它的效率跟功率密度事实上是绝对是无可取代的。但是如果说要考虑“易使用性”以及坚固、耐用度，因为碳化硅它可以耐高温，也就是说它的温度系数变化比较小，所以说在坚固跟易用性上面，碳化硅是一个很好的选择。

由于宽禁带功率半导体有着许多硅材料半导体无法比拟的性能优势，因此工业界越来越多地趋向使用它们。相比传统的硅材料功率半导体，对于氮化镓晶体管和碳化硅MOSFET这两种宽禁带功率半导体，英飞凌也给出了具体的专业的应用建议：

（1）所应用系统由于某些原因必须工作于超过200KHz以上的频率，首先氮化镓晶体管，次选碳化硅MOSFET；若工作频率低于200KHz，两者皆可使用；

（2）所应用系统要求轻载至半载效率极高，首先氮化镓晶体管，次选碳化硅MOSFET；

（3）所应用系统工作最高环境温度高，或散热困难，或满载要求效率极高，首选碳化硅MOSFET，次选氮化镓晶体管；

（4）所应用系统噪声干扰较大，特别是门极驱动干扰较大，首选碳化硅MOSFET，次选氮化镓晶体管；

（5）所应用系统需要功率开关由较大的短路能力，首选碳化硅MOSFET；

（6）对于其他无特殊要求的应用系统，此时根据散热方式，功率密度，设计者对两者的熟悉程度等因素来确定选择哪种产品。

Monika

硅材料由于技术成熟度最高，以及性价比方面的优势，所以未来依然会是各个功率转换领域的主要器件