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隨著可再生能源、電動(dòng)汽車等領(lǐng)域現(xiàn)代電力應(yīng)用的發(fā)展，硅的局限性變得越來越明顯。以碳化硅為代表的寬禁帶半導(dǎo)體材料具有適合高壓、大功率應(yīng)用的優(yōu)良特性，在650V、1200V及更高電壓場景中開始發(fā)揮顯著作用，成為光伏逆變器、電動(dòng)汽車充電的最佳解決方案。
本期話題，給大家推薦一個(gè)超級(jí)給力的產(chǎn)品，那就是基本半導(dǎo)體面向工業(yè)應(yīng)用開發(fā)的PcoreTM2 E2B工業(yè)級(jí)碳化硅半橋模塊。如果你還在為傳統(tǒng)硅基半導(dǎo)體的性能瓶頸煩惱，那你絕對(duì)不能錯(cuò)過這款產(chǎn)品。它不僅采用了先進(jìn)的碳化硅技術(shù)，還結(jié)合了高品質(zhì)晶圓工藝，簡直就是高效與穩(wěn)定的完美結(jié)合！
一、高性能氮化硅陶瓷基板帶來的革命性好處
為改善長期高溫度沖擊循環(huán)引起的CTE失配現(xiàn)象，PcoreTM2 E2B工業(yè)級(jí)碳化硅半橋模塊采用高性能的氮化硅(Si3N4)AMB陶瓷基板及高溫焊料，以滿足應(yīng)用端對(duì)高熱導(dǎo)率、優(yōu)異電絕緣性能以及高強(qiáng)度、高可靠性的要求。
不同陶瓷覆銅板材料的性能對(duì)比
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高熱導(dǎo)率與低熱膨脹系數(shù)
由于氮化硅陶瓷基板的熱導(dǎo)率遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的硅材料，這意味著在高功率密度的應(yīng)用中，它可以更有效地散熱。此外，其低熱膨脹系數(shù)確保了在溫度變化時(shí)器件的物理尺寸保持穩(wěn)定，從而減少了因熱循環(huán)引起的機(jī)械應(yīng)力，提高了模塊產(chǎn)品的長期可靠性。
相比之下，氧化鋁（Al?O?）雖然成本較低，但其熱導(dǎo)率僅為20-35 W/m·K，遠(yuǎn)低于氮化硅的160-240 W/m·K。氮化鋁（AlN）的熱導(dǎo)率較高，約為170-260 W/m·K，與氮化硅相近，但在高溫下，氮化鋁的性能可能會(huì)下降。
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優(yōu)異的電絕緣性能
氮化硅材料的電絕緣強(qiáng)度是硅的10倍，這使得PcoreTM2 E2B模塊能夠在更高的電壓和頻率下工作，同時(shí)保持較低的能量損耗。這對(duì)于追求高效率和高功率密度的應(yīng)用來說，是一個(gè)顯著的優(yōu)勢。而氧化鋁和氮化鋁雖然也具有良好的電絕緣性能，但它們的電氣性能通常不如氮化硅。
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耐環(huán)境影響
由于氮化硅材料對(duì)環(huán)境因素如濕度、溫度和化學(xué)物質(zhì)等具有很高的抵抗力，這保證了PcoreTM2 E2B模塊在惡劣環(huán)境下仍能保持穩(wěn)定性能，延長使用壽命。相比之下，氧化鋁和氮化鋁在某些極端環(huán)境下可能會(huì)出現(xiàn)性能退化，尤其是在高溫和化學(xué)腐蝕環(huán)境中。
二、晶圓內(nèi)嵌碳化硅肖特基二極管的顯著設(shè)計(jì)優(yōu)勢
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低開關(guān)損耗、抗雙極性退化
基于碳化硅肖特基二極管的零反向恢復(fù)特性，PcoreTM2 E2B模塊所采用的碳化硅MOSFET晶圓在設(shè)計(jì)時(shí)便考慮到了這一點(diǎn)，通過在碳化硅MOSFET元胞中內(nèi)置碳化硅二極管元胞，使得體二極管基本沒有反向恢復(fù)行為，大幅降低了器件的開通損耗。
這種設(shè)計(jì)有效避免了傳統(tǒng)體二極管的疊層缺陷問題，即當(dāng)逆電流流過本體二極管時(shí)，不會(huì)導(dǎo)致主體MOSFET管的有源區(qū)域減小和比導(dǎo)通電阻RDS(on)的變化。這種設(shè)計(jì)不僅降低了VF值，還防止了碳化硅的雙極性退化。
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低導(dǎo)通壓降
這一晶圓設(shè)計(jì)也使得PcoreTM2 E2B模塊中的體二極管（SiC SBD）具有極低的導(dǎo)通壓降，僅為1.35V。這比傳統(tǒng)的硅基二極管要低得多，直接導(dǎo)致了更低的正向壓降和更高的效率，尤其在高電流應(yīng)用中更為明顯。
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高速開關(guān)性能
內(nèi)嵌的碳化硅二極管不僅導(dǎo)通壓降低，而且具有非?？斓拈_關(guān)速度。這意味著在高頻應(yīng)用中，PcoreTM2 E2B模塊可以快速切換減少開關(guān)損耗，提高整體能效。
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高溫穩(wěn)定性
內(nèi)嵌碳化硅二極管的碳化硅MOSFET的使用還賦予了PcoreTM2 E2B模塊出色的高溫穩(wěn)定性。即使在極端的工作溫度下，內(nèi)嵌的碳化硅二極管也能保持其卓越的電氣特性，確保設(shè)備在各種環(huán)境下都能可靠運(yùn)行。
三、推薦應(yīng)用領(lǐng)域
憑借這些卓越的技術(shù)特點(diǎn)和性能優(yōu)勢，PcoreTM2 E2B碳化硅半橋模塊非常適合應(yīng)用于以下領(lǐng)域：
電能質(zhì)量全碳化APF/SVG的應(yīng)用——體積重量成本明顯下降，整機(jī)峰值工作效率提升至99%。
大功率充電樁應(yīng)用——充電樁采用碳化硅模塊可以增加近30%的輸出功率，減少50%的損耗。此外，碳化硅還能提高單位功率密度，減小模塊體積并簡化電路設(shè)計(jì)，對(duì)降低充電樁成本起到重要作用。
全碳化硅高速伺服應(yīng)用——更好的系統(tǒng)響應(yīng)能力，更精準(zhǔn)的控制，提供分立器件及功率模塊。
通過以上的技術(shù)解析和應(yīng)用領(lǐng)域的介紹，我們可以看到PcoreTM2 E2B工業(yè)級(jí)碳化硅半橋模塊不僅在材料選擇上具有領(lǐng)先優(yōu)勢，其內(nèi)置的高性能器件也確保了其在高效能電源轉(zhuǎn)換領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。無論是對(duì)于設(shè)計(jì)者還是終端用戶而言，PcoreTM2 E2B模塊都是提升系統(tǒng)性能、可靠性和經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)選方案。
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