国防电源中的氮化镓（GaN）半导体如何影响电容器的选择？

时间： 2024-02-19 来源：Knowles楼氏电容公众号

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国防应用一般在高电压和宽温度范围内工作。它们要求元件具有更高的效率、更小的尺寸和更高的功率密度。由于宽带隙（WBG）半导体具备这些特性，因此国防应用和航空航天系统越来越多地使用氮化镓（GaN）来进行功率转换。

制造技术的进步和国防、消费市场对更高效、更小巧电源需求的不断增长，促使了氮化镓器件价格的下降。因此，它们正在慢慢取代硅基场效应晶体管（FET）电源。

当然，当改变电源中像半导体这样重要的元件时，也需要同时改变如电容器等其他元件，以符合新的设计规范。

本文将介绍陶瓷电容器的固有特性以及它是如何与基于氮化镓的电力电子设计的要求相匹配的。

氮化镓半导体的优点

与硅半导体相比，用于国防电源的氮化镓半导体具有以下优点：

• 降低导通电阻：导通电阻越小，消耗的功率通常越低，产生的热量也越少。

• 降低工作热量：氮化镓器件由于传导和开关损耗较低，因此产生的热量也较少，可延长元件的使用寿命、提高可靠性。

• 更小的物理占据空间：由于整个电源系统的功率密度高，器件可更加紧凑。

硅半导体转换为氮化镓半导体带来的变化

如果改用氮化镓，必须考虑系统变化对系统规格的影响。这些变化包括：

• 更高的开关频率：氮化镓器件的开关频率远高于硅绝缘栅双极晶体管。因此，电源可在更高的频率下工作，从而可以使用尺寸更小但具备同时保持相同能量存储能力的电容器。

• 更低的电压：使用氮化镓驱动电路所需的功率更低。作为参考，硅器件的工作电压在3kV以上，碳化硅为1.7kV，而氮化镓仅为650V。

• 更低的电感：氮化镓器件可在较低电感下工作，从而实现更快的开关速度并降低开关损耗。

• 易于并联：氮化镓可增加高效、高功率密度转换器的功率处理能力。与温度无关的阈值电压特性，使氮化镓半导体成为转换器并联的理想选择。

基于以上变化，在国防电源和其他行业中，陶瓷电容器非常适合与氮化镓半导体相匹配。

陶瓷电容器为何是最佳选择

• 降低过热几率：开关频率越高，电容器的纹波电流就越大。陶瓷电容器具备卓越的纹波电流处理能力，不会导致过热或过早老化。

• 更低的等效串联电阻（ESR）：频率越高，电容器的等效串联电阻（ESR）就越重要。较低的等效串联电阻可将电容器的损耗和压降降至最低。与其他电容器相比，陶瓷电容器的ESR值较低。

• 更低的等效串联电感 (ESL)：电容器的寄生电感 (ESL) 在高频时会成为限制因素。陶瓷电容器的等效串联电感较低，在高频应用中是首选，可最大限度地减少电压尖峰和潜在的电位振铃。

此外，陶瓷电容器还具备额定电压、温度稳定性、使用寿命和可靠性等方面的优势。

楼氏电容（KPD）可为您提供适用的陶瓷电容器

随着氮化镓半导体的发展，我们正在进入一个效率更高、设计更紧凑、功率密度更大的应用新时代。随着GaN电源设计在汽车、医疗系统和先进科学应用等行业中的发展，专业的陶瓷电容器变得更为重要——因为在这些行业中，小尺寸和高效率是关键因素。

楼氏电容（KPD）在制造高质量陶瓷电容器方面有着悠久的历史，旗下产品可与基于GaN的国防电源及其他产品完美匹配。您可通过关注世强平台最新内容，了解更多关可靠耐用的陶瓷电容器的专业信息。

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型号- E40BU151Z1PX4,UL SERIES,L128XH4S,J30XXBA012LX4,F15NR0R1M1PX3,P_2CF0R3B5ST,P21BN300MA3976,S20CG250DZNX,C06BL851X-1UN-X0T,G10BU100K5PX10,P21BN300MA04678,NA SERIES,F25NR0R4M1PX3,P_2NR3R0K5ST,P21BN300MA04282,P_2CF0R5B5ST,B056RC4S,C17CF620J-7UN-X0T,D10XXKITA1EX,P62BN820MA02636,D10XXKITA5PX,D10CF0R1B5PX,F20CG0R1M1PX3,B096QC2S,D10BN100K1EX,G20XXKITAPX10,F35CF0R1M1PX3,P21300MA4678,B033ND5S,D15XXKITA5PX,L065XG9S,F25CG0R2M1PX3,P_2BN820Z5ST,P_2CD0R7B5ST,L254XF3S,L095XG9S,C08BL242X-5UN-X0T,D20XXKITA5PX,P21300MA4282,F15CGR08M5PX3,P42BN820MA03152,B28BLSBN01,P21BN300MA04572,L204XF4S,C04BL121X-5UN-X0T,C18BL103X-4GN-XOT,D15XXKITA1EX,F25CFR08M5PX3,PDW05758,D30XXKITA1EX,F20NR0R2M1PX3,P21BN300MA04733,B028RF2S,J30BLBA032LX1,G10XXKITAPX05,AH SERIES,J30XXBA002LX3,P42BN820MA04679,CF SERIES,P_2CG1R5C5ST,T30BV30X45PX,P21300MA4572,P_2CG1R0C5ST,L117XH4S,G15XXKITAPX08,D30XXKITA5PX,D20XXKITA1EX,F40NR0R5M1PX4,G25XXKITAPX10,D25XXKITA5PX,C17AH620J-7UA-X0T,D25XXKITA1EX,F35CG0R4M1PX3,P21BN300MA03976,P21300MA4733,C08BL102X-1UN-X0T,B28BTBFN01,L157XG3S,B148QF0S,C17UL620J-7UN-X0T

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型号- CG63 196 J B2 N 4C ++ ** P +,CG5X 684 K C2 2 1B 41 01 P G,8050500211**,CG61 705 J A5 L 0A ++ ** B +,CGY2 124 K C2 2 2D ++ ** P +,1250500211**,224027521249G,1250275211**,1850250211**,CG61 605 J B2 N 3D ++ ** P +,CG63 325 J B2 T 0A ++ ** B +,CG7X 684 K C2 2 2D 41 01 P G,CG63 505 J B2 L 0A ++ ** B +,CG63 205 J D4 T 0A ++ ** B +,1050275212**,CG63 125 J B2 L 0A ++ ** B +,CG63 106 J D4 L 0A ++ ** B +,CG63 186 J B2 N 4C ++ ** P +,CGY2 333 K C2 2 1B ++ ** P +,4050450211**,CG63 325 J B2 N 2K ++ ** P +,CG6X 224 K C2 2 1B 41 01 B G,CG61 206 J B2 T 0A ++ ** B +,CG61 905 J D4 T 0A ++ ** B +,CG63 705 J B2 T 0A ++ ** B +,474027521247G,CG61 655 J D4 N 3B ++ ** P +,CG63 405 J B2 N 3B ++ ** P +,CG7X 155 K C2 2 2J ++ ** P +,CG5X 255 K C2 2 2J BB 01 P G,CG63 246 J B2 L 0A ++ ** B +,CGY2 104 K C2 2 2D ++ ** P +,CG63 156 J B2 N 3B ++ ** P +,MKPH,CG63 155 J B2 L 0A ++ ** B +,CG61 335 J D4 L 0A ++ ** B +,3350450211**,CG6X 244 K C2 2 1B ++ ** B +,CG61 355 J A5 L 0A ++ ** B +,335027521207G,CG61 305 J A5 L 0A ++ ** B +,CG63 325 J D4 N 3B ++ ** P +,CG5X 105 J C2 2 2A ++ ** P +,CG61 186 J B2 L 0A ++ ** B +,CG63 225 J D4 T 0A ++ ** B +,CG63 126 J B2 N 3B ++ ** P +,3550450211**,CG63 105 J B2 L 0A ++ ** B +,CG61 106 J D4 T 0A ++ ** B +,1250275212**,CG61 125 J B2 N 2K ++ ** P +,CG61 205 J A5 N 3B ++ ** P +,1050275211**,CG5X 225 K C2 2 2J ++ ** P +,CG61 255 J A5 N 3B ++ ** P +,1060450211**,CG63 226 J B2 L 0A ++ ** B +,CG7X 105 K C2 2 2J ++ ** P +,CG63 305 J B2 N 2K ++ ** P +,1550450211**,CG63 705 J D4 N 4C ++ ** P +,CG61 125 J D4 T 0A ++ ** B +,CG61 155 J D4 N 2M ++ ** P +,CG61 824 J A5 N 2M ++ ** P +,CG61 125 J A5 N 2M ++ ** P +,CG6X 155 K C2 2 2D ++ ** P +,2850450211**,2250450211**,CG61 185 J D4 T 0A ++ ** B +,CG6X 224 K C2 2 1B ++ ** B +,CG61 155 J A5 T 0A ++ ** B +,CG61 505 J A5 T 0A ++ ** B +,CG61 405 J B2 N 3C ++ ** P +,CG61 255 J B2 N 2K ++ ** P +,CG61 225 J D4 N 3B ++ ** P +,4740450211**,CG61 335 J B2 L 0A ++ ** B +,CG61 305 J D4 L 0A ++ ** B +,CG6X 105 K C2 2 2D 41 01 P 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505 J B2 N 3B ++ ** P +,CG61 205

2021/8/31 - CG-ELEC - 选型指南代理服务技术支持采购服务

Knowles（楼氏电子）多层陶瓷电容器选型指南

描述- At Knowles Capacitors, they make Single Layer, Multilayer, High Reliability and Precision Variable Capacitors; EMI Filters; and Thin Film Devices.

型号- XX1206N472J101NX050HTM-HB,UL SERIES,085J2500101JHT,404027K00470GQB-AF9,E01,0603 H,E03,E07,1206Y0500224KXT---,0805B123K501LEAR,SV2220,1210Y1000103KXT---,C17CF620J-7UN-X0T,1206J1000103MXTH20,1210Y2000103KCT---,2220YA300563KSTS3X,CR1206N562K101NHT-4,1812Y1000334MXTE03,RG3640R124K102PX---T,2225B3K06P80GQBRW221,8111M1000102JC□□□□□,1812YA250103KJT,1206G224K250NX050HTM,2220B1K00104JETJ,8131T,1206Y1000103MXTE07,8151M,8171M,1808JA250102KJTSYX,8111M,120625000223JQT--,8111N,C17UL620J7UNX-0T,8131M,0603J0500471JBB_ _ _,1206W476K6R3NX080T,1808JA250102GJTS2X,0805 H SERIES,0805J2504P70BUT,1812Y5000474KJT,C17CF470J7WAX0B,C17CF620J7UN-X0T,0603 H SERIES,1812Y5000474KJTWS2,1206Y1000473KNT,1206HD272F101NGHT,MD0603N102J500NHT-BA,MD0603BW102K500NHT-BA,AH SERIES,MD SERIES,CF SERIES,0805 H,1808JA250102GJTSYS,2520E563K501LGWR,1206YA120103JXT,C17AH620J-7UA-X0T,8121T,RC3640R124K102PX---T,1206G500391JGTH25,8161M,1206RE331J501NHT,0805Y1000103KST---,1206Y1K00152KXTVC1,8121M,8165M,8121N,8141M,ST3640B474M101LJXW-5R,8111M1000102JC□□□□□□,1210Y1000103JDT_ _ _,SV2220BB476M101LJW-10R

2024/2/15 - KNOWLES - 选型指南代理服务技术支持采购服务

Exxelia 标准&定制陶瓷电容器选型指南

描述- For 50 years and as a market leader, EXXELIA’s comprehensive knowledge of the materials properties and performances have enabled us to design capacitors in Porcelain, NPO, BX, 2C1, BP, X7R and –2200ppm/°C ceramics.

型号- TCN SERIES,CE SERIES,TEV,SCT,TEF SERIE,TCH2856.8NF20%3,000V,LA SERIES,C SERIES,TCK182ULWF680PF10%4,000V-B,C3N SERIES,CEC53PWF120NF±10%200V,501R6560X105KP--ROHS,C4E,TEP 53,OP SERIES,C4N,C4NC1.5NF10%100V,CEC,BPM SERIES,C4 SERIES,TEP 54,TEP 55,630S43X394KRE,TCN 87,CN SERIES,TCE SERIES,C4E SERIES,CER,NHB SERIES,CN2X0805CM47NF10%100VS8,CNC,100UBZ104KSEHT,TBC281WT10NF10%100V,SC SERIES,XBL SERIES,CK SERIES,CER SERIES,TCN87,TCN86,362CLX100GC1-L--ROHS,TCN83,CNC4-CMF56NF10%50VS8T5,CNR,152CHB100JS1LE-ROHS,TKD SERIES,TEF56WF68NF±10%200V-,TEV SERIES,TCH5X2856.8NF20%3,000V,TXR,CNC SERIES,CFS,TCL SERIES,TCK SERIES,C280CPMF1ΜF10%200VS12T5,TCN5X642W180PF10%100V,TBC SERIES,TCH SERIES,TCN833WF10ΜF10%100V,CF SERIES,201SV01X105KR--ROHS,UBL,CS SERIES,TCH2X,TCN2X642W180PF10%100V,C3 SERIES,CNC3X,TEF SERIES,TCN2642W180PF10%100V,R SERIES,TCX SERIES,UBZ,TCL182WF680PF10%4,000VB,SH SERIES,CEC5X,TCE52WF3.3NF10%25VB,UBL SERIES,630S41N472JCE,CFS SERIES,SPT519 SERIES,TCE201-W12NF10%16V,TCH5X,BPM24,CEC5X SERIES,LA1WF10PF10%50VB-,TCE2X01-W12NF10%16V,CK05WF820NF10%25VB-,CAW SERIES,TBC,TXR SERIES,CFS480-PMF68NF10%1000V-RXXX,CF480CW-MF220NF10%500VS12RXXX,TCN8X,XBL,TKD182WF680PF10%4,000VB,TCF182WF680PF10%4,000VB,TCN8X SERIES,TKD,CEC SERIES,TCF,501SHR100JSLE-ROHS,TCE,TCH,130S4CM1.5NF10%63V,TCL,TCN83 3 W F 10ΜF 10% 100 V,TCK,CEW SERIES,BPM,TCN,CER2C560PF10%50V,OP1210X7RCMF270NF10%50VS8T5,CNC3X SERIES,TEP 65,TCX,NHB,C4N SERIES,TEP SERIES,TEV 55,TEV 54,TEP53WF120NF±10%200V,TEV 53,TCN 86,CN5X0805CM47NF10%100VS8,160XBL104KSE,TEV 56,TCN 83,CH SERIES,TCE77-1WF2.7NF10%50B,30 S4 SERIES,501R6560X105KR--ROHS,CL SERIES,CP SERIES,CNC33PWF6,8ΜF±10%25V,CNC211CM47NF10%100VS8,CS284PWF120NF20%2,000V-,TCF SERIES,160UBL104KSE,501SHB100JS-LE-ROHS,SV SERIES,C3E SERIES,BPM22W470NF10%200V,362CPX100GC1-LE-ROHS,TCE61AWF6.8NF10%25VB-,H SERIES,TEV 65,501NHB100JSLE-ROHS,201SCT01X105KR--ROHS,TCH2X2856.8NF20%3,000V,TEF,C3E,UBZ SERIES,BPM22,SCT SERIES,TEP,BPM224,CNR SERIES,C3N

03/24 - EXXELIA - 选型指南代理服务技术支持采购服务

探索电容器在电动汽车中的关键作用（上）

当代技术，尤其是电动汽车（EV）的电力系统，普遍显示出极高的复杂度。这些系统在电动汽车的运行中发挥着至关重要的作用，包括高效地在交流电（AC）和直流电（DC）之间进行双向转换，以及在DC-DC转换过程中精确控制波动的功率水平。为迎合电力系统的多样化需求，包括陶瓷电容器、薄膜电容器以及铝电解电容器等许多的电容器被设计来满足特定的应用要求，以确保电力系统的高效和稳定运行。

2024-08-10 - 技术探讨代理服务技术支持采购服务

【应用】低ESR的轴向引线型封装钽电容器，为航空航天、国防军工等相关领域提供解决方案

航空航天、国防军工等相关领域需要有高的稳定性和性能。Exxelia在航空航天，国防军工用电容器设计方面拥有数十年的经验，结合丰富的设计经验和科技创新，能够设计制造出具有高的稳定性和性能的电容器产品。

2019-08-07 - 应用方案代理服务技术支持采购服务

SH系列陶瓷电容器

描述- 本资料介绍了Super HiQ系列陶瓷电容器的通用特性、电气和环境规格、应用领域以及如何订购。该系列产品具有低等效串联电阻（ESR）、高自谐振频率、最高工作电压为1,500V等特点，适用于蜂窝基站设备、宽带无线服务、点对点和多点无线电等领域。

型号- SH SERIES,501SHB100JS-LE-ROHS

03/24 - EXXELIA - 数据手册代理服务技术支持采购服务

1812B222K202NT多层片式陶瓷电容器

描述- 该资料详细介绍了Knowles Precision Devices生产的1812B222K202NT型号多层陶瓷片式电容器。该电容器具有2000Vdc的额定电压、2.2nF的标称电容值和±10%的电容公差，采用X7R介电材料。电容器采用FlexiCap™、StackiCap™专利技术和贵金属电极材料，适用于多种应用场景。

型号- 1812B222K202NT

July 17, 2024 - KNOWLES - 数据手册代理服务技术支持采购服务

楼氏洞察｜植入式医疗设备中的共振无线电力传输

谐振式无线电力传输（RWPT）在医疗植入设备领域日益普及，RWPT系统旨在利用发射线圈和接收线圈之间的振荡磁场来无线传输电力，而电容器在保持系统谐振和效率方面发挥着至关重要的作用。围绕植入式医疗设备的持续创新要求Knowles致力于无线充电领域的创新，而公司致力于提供高质量的元件，作为您设计的基础。

2024-03-13 - 技术探讨代理服务技术支持采购服务