碳化硅很好,但为什么碳化硅IGBT很少见?

2024-06-07 SMC (桑德斯微电子公众号)
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碳化硅IGBT面世已久

只在高耐压场景下小范围使用


什么是IGBT


IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) 的中文名称是绝缘栅双极型晶体管,是由晶体三极管和MOS管组成的复合型半导体器件。


IGBT芯片IGBT器件的主要部分,由四个区域组成:N+型集电极、P型漏极、N型沟道和P+型栅极。IGBT芯片中使用的重要技术是沟道控制、载流子注入和处理高电压的结构设计。



为什么不用SiC


为什么市场上少有碳化硅IGBT?这和碳化硅的材料特性息息相关。与标准硅材料相比,碳化硅最大的优势是耐高温、耐高压、损耗低,这也使其成为目前高压大功率应用中的半导体材料首选。


碳化硅IGBT由于电导调制效应,导通电阻显著减小,与碳化硅MOSFET器件相比具有明显优势。以15kV IGBT器件为例,导通电阻降低约88%。但与此同时,碳化硅IGBT与碳化硅MOSFET结构上最大的区别为背面多了PN结,结电压为2.6V。这一特性限制了其在10kV以下领域的应用。


▲SiC IGBT/MOSFET比导通电阻与击穿电压关系 | 图源: 功率半导体之家


碳化硅作为一种宽禁带材料,可以在高耐压下保持更轻薄的芯片体积。而目前的碳化硅MOSFET已经可以覆盖IGBT的耐压水平、达到6500V耐压值,且MOSFET的芯片结构比IGBT更简单。


因此,在6500V及以下,SiC MOSFET更具优势,其导通电阻小于SiC IGBT。而在6500V或是更高的电压以上,SiC IGBT具有优势,其导通电阻小于SiC MOSFET。


▲IGBT与MOSFET | 图源网络


成本仍是最大阻碍


总结来说,因制备成本太高,且性能过剩,因此碳化硅IGBT在大多数应用场合都“毫无竞争力”。


但事实上,在一些10kV-25kV的高压场景,如PET电力电子变压器 (Power Electronic Transformer),碳化硅IGBT则以优越的通态特性和开关速度难逢敌手。但在这些领域,碳化硅IGBT目前的最大劣势仍然是成本较高、以及应用范围十分有限。


目前,碳化硅IGBT的研发机构有CREE、日本产业技术综合研究所、中国电科第五十五研究所、中科院半导体所等。



SMC桑德斯微电子根据客户的需求设计和生产半导体及相关产品。


2015年,SMC布局碳化硅产品的设计、研发与制造,并推出了一系列节能可靠、高性价比的大功率碳化硅产品器件,可广泛运用于包括新能源汽车、光伏、储能、电源等各个领域。

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型号- 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

选型指南  -  SLKOR  - 2022/10/9 PDF 中文 下载

碳化硅:第三代半导体材料的性能优势与应用前景

经过第一代硅基半导体、第二代的砷化镓半导体,半导体材料发展已经来到了属于碳化硅、氮化镓的第三代。碳化硅是第三代半导体产业发展的重要基础材料,碳化硅功率器件以其优异的耐高压、耐高温、低损耗等性能,能够有效满足电力电子系统的高效率、小型化和轻量化要求。在新能源汽车、光伏发电、轨道交通、智能电网等领域具有明显优势。

行业资讯    发布时间 : 2024-11-11

扬杰科技(YANGJIE)分立器件产品快速选型表

目录- 整流桥 Rectifier Bridge    整流二极管 Rectifier Diode    快恢复二极管 Quick-recovery Diode    超高效整流二极管 Ultra High Efficiency Rectifier Diode    肖特基二极管 Schottky Diode    光伏二极管 Photovoltaic Diode    瞬态抑制二极管 Transient Voltage Suppressor    稳压二极管 Zener Diode    放电管 Discharge Tube    静电放电 ESD    小信号开关二极管 Small Signal Switching Diode    小信号肖特基二极管 Small Signal Schottky Diode    小信号三极管 Small Signal Triode    小信号数字晶体管 Small Signal Digital Transistor    晶闸管/整流二极管/三相整流桥模块 THYRISTOR/RECTIFIER/ THREE PHASE RECTIFIE DIODE MODULE    IGBT模块 IGBT MODULES    肖特基模块/碳化硅肖特基模块 SCHOTTKY MODULES/SIC SCHOTTKY MODULE    快恢复二极管模块 FRD DIODE MODULES    中低压MOS管 Medium and Low Voltage MOS Tube   

型号- 1N4743A,MD350A12D4,MD165C08D2,ZMM55C22V,MT200DT08L2,SMF10CA,1N5941B,MMSZ5222B,BC807-16W,GBL408A,HER602G,H2MF,1N4742A,MT200U08T2,GS2GA,SMB3Z190A,1N5940B,MMSZ5223B,MF400K06F3,MBR30100FCTS,1N5393GS,HER603G,BZX55C8V2,GR1G,1N4745A,S315,MD600C08D5,GR1K,GR1J,GR1M,MBRL20100FCT,ZMM55C24V,MD75S12M2,SSL310B,1N5943B,MD75S12M4,SSL310A,S320,P6KE68C,GBL406A,HER604G,GR2B,GR2A,GR2D,1N4746A,SMF120CA,MD75S12M8,1N4744A,BZT52C8V2,SMB3Z3.3A,SR140L,SMA2Z43A,MMSZ5225B,GS2JA,1N5942B,S310,GR1A,HER605G,GR1B,MD75S08NM2,SA48CA,GR1D,GR3K,GR3J,GR3M,HER607G,MD130S16M5,SA180C,1.5KE500,MBR2045FCTS,MD130S16M3,SA180A,1N5946B,1N5945B,MD70K16D1,GS2KA,MD600U06I5,S33F,MD60A12D1,HER606G,1N4748A,SMF190A,GR2G,SA22CA,GR2J,P6KE8.2CA,GR2K,HER608G,GR2M,MD200C18D2,SMB3Z3.9A,MUR1660,1N5944B,S32F,P4KE180A,GR3A,P4KE180C,MD60K18D1,SA110CA,GR3B,SS210A,GR3D,GR3G,1N4747A,BAS416,GR5K,GR5J,H1KFS,GR5M,BZX55B5V1,ESD12VD3,1.5KE520,ZMM55C20V,SMB3Z3.6A,MF100C12F2N,1N5948B,SMF36CA,MD380K08D3,MF200C12F2,GS2MA,S35F,SS8U100,MD120C16D1,MF200C12F5,ESD12VD5,P4KE22CA,MD120K12D1N,BZX55B5V6,SMB2Z68A,MT40CB08T1,SMA2Z6.2A,MBR10100CTS,MUR1640,1N5947B,S34F,MMSZ5221B,GR5A,HD6S,GR5B,1.5KE51A,SMA2Z47A,GR5D,GR5G,YJD50N03A,1N4749A,1.5KE51C,P0080SC,MF200DU12FJ,KBL606,MBRB20150CT,SMA5923B,DZ23C6V2,BZX84C2V4W,KBL608,SA70CA,1.5KE36CA,DZ23C6V8,P0080SB,P0080SA,MURS140,MBR20100CD,S8550-L,1.5KE550,MF100U12F2,S8550-H,SA17CA,KBL610,1.5KE170CA,MD60C12D1N,MBR20100CT,SMA5922B,MT330C16T4,1N5949B,MD100C12D1N,HD8S,S36F,SR3200,1.5KE56A,BAS70-06,SMA5925B,BAS70-04,BAS70-05,MD400K16D4,SMA4727A,MUR1020FCT,E2AF,MURS120,SA5.0CA,GBP410A,BZX584B8V2,1.5KE56C,YBSM6010,MD240K12D2,P6KE500C,BZT52C3V9S,P6KE500A,MBR1060FCT,SMA5924B,S38F,SMF64A,BAV99WT,MBRB20150CTS,MBR10200FCT,MF300C06F2,YBSM6008,SMA2Z180A,YBSM6006,SD101BWS,SS520A,SS520B,SMA5927B,MBR4045PT,ZMM55C9V1,E2CF,MMSZ5226B,SMA4729A,MBRB1060CT,SMA5926B,MD50S12M1,P6KE180CA,MD50S12M4,BZT52C3V3S,BR2506L,E2BF,MMSZ5227B,SMA4728A,MT60C12T1,MBR30150CTS,YJL2312A,BR2506W,MUR540,MD36K12D1,SS215A,SMA5929B,P4KE400A,YJQ3415A,MD300A12D3,BZT52C3V6S,P4KE400C,ZMM55B75V,MMSZ5228B,MD30DU08DA,1.5KE10CA,MURS320B,S35VB100,MD260A12D3,SMA5928B,SMF60A,ZMM55B6V2,MD60DU16M7,BZX84C2V7W,P6KE27CA,E2DF,MBR10150FCT,YJG85G06A,BR2508L,ZMM55B6V8,MD500A18D5,MUR560,MUR1620F,MMSZ5229B,BR2508W,HER601G,SSL510,P4KE6.8CA,SS515,P4KE6.8C,MBLSK16S,E2GF,SS510,BZX84C5V6,BZX84C5V1,MD350C16D4,RL201G,P4KE220,SA9.0,SMF70A,MD75S08M8,SMB2Z160A,P6KE7.5,P4KE20C,MD600C12D5,P4KE20A,MT1508A,E2FF,KBPC5006W,MT330CB18T4,SMB3Z110A,MD75S08M4,MT200CB12T2,MD600A16D5,MBLSK14S,MT200CB12T3,GBPC1510W,MD75S08M2,MBR2060CTS,SS510A,SS510B,SMA2Z3.0A,MT150DT08L2,SMF19CA,KBJ806,SA90A,KBJ808,SA90C,BZT52B43,BC848CW,1N4001G,BZT52B47,SMB3Z240A,P4KE200,SMA4731A,SS52A,SS52B,RL203G,YJD40G10A,KBJ810,KBU806,SR3150,P6KE220CA,SA40CA,KBU808,E2HF,SS520,MT1506A,1N4002G,SB1240,SMA4730A,KBU810,BZX584C30V,RL202G,SZ1240A,MD60C16D1,E2KF,SMA5931B,BC848AW,SA100C,P6KE100CA,1N4003G,SMA4733A,RL205G,MD800C18D6,YJD15N10A,BZX584B7V5,SMB3Z82A,MD200A08D2,MT110CB18T1,SR5100L,SMF110A,E2JF,SMA5930B,BC848BW,P4KE100A,P4KE100C,BZX84B2V7,1N4004G,BZX84B2V4,RL204G,SMF85CA,SMA4732A,MMBTA05,MD380K12D3,MMBTA06,MT40CB12T1,SMA5933B,YJD100G10A,MT60CB18T1,DZ23C7V5,KBU1506,SMB2Z4.7A,MF300U05F6,KBU1508,1N4005G,SMA4735A,SZ1110A,RL207G,MD250S12M5,MD250S12M3,SS515A,SS515B,KBPC5008W,SMA5932B,SA100A,MT570C16T6,SMA4734A,MT25CB16T1,1N4006G,MF300A06F2N,KBU1510,RL206G,P6KE75,MMBTA55,SMA2Z100A,BZX584C2V4,SKBPC5010,SKBPC5012,SKBPC5014,SKBPC5016,SKBPC5008,BZT52B9V1S,MD400U08I4,MB6SA,ESD24VD3,P6KE62CA,1N4007G,SR260,MURS140B,P6KE68,MMBTA56,MMBTA44,SA7.5CA,MMBTA42,P6KE82,SS58A,GS3AB,SS58B,MUR1620,25SQ045,MUR2060FCT,AZ23C2V7,MT75DT18L1,P6KE75A,BZX584C2V7,BZX584C36V,P6KE75C,MD120A12D1,MURB1080CT,P6KE91,GS3BB,MBR10150FCTS,MD60S18M2,SS8550-H,SS8550-L,P4KE27C,MD60S18M7,SA6.0C,SA6.0A,GBL410A,MT100DT12L1,D4UB100,BZX584C39V,MD100A16D1N,SKBPC5006,MUR1060FCT,P4KE27A,D3UB80A,MBRL2045CT,MD260A08D3,P6KE30,1N4751A,SA190CA,U1AF,SR220,MMBTA92,GS3DB,MBR10150CD,BZT52B22,BZT52B24,SMF54CA,1N4448W,BZT52B27,SS54A,P6KE27,1.5KE100A,SS54B,1.5KE100C,P6KE24,KBPC2506W,P6KE22,BZT52B20,B5817WS,MT60C08T1,P4KE250,P6KE43,DB205,DB207,BZT52C7V5,DB206,E1CFS,1N4750A,B0520WS,P4KE24C,P6KE75CA,ZMM55C27V,P4KE24A,SMA2Z6.8A,BZT52B33,YJS9435A,BZT52B36,BZT52B39,P6KE39,MD30DU12DA,SS53A,SS53B,P6KE36,MD260K18D3,SMB2Z62A,BZT52B30,P6KE33,1N4753A,BZT52B4V3,P6KE51,GBJ810,BZT52B4V7,GBU810,1.5KE18CA,MUR820F,GBU806,1N5951B,GBU808,KBPC2508W,SR240,SS56A,U1DF,SS56B,YBS3008,P6KE47,YBS3006,D3UB100A,BZX584C33V,MBR10150CT,MD300C16D3,GBJ806,P6KE62,1N4752A,U1BF,MD50H08FJ,BZT52B18,P4KE22C,P4KE22A,GS3GB,BZT52B10,BZT52B11,BZT52B12,BZT52B13,YBS3010,BZT52B15,1N5950B,BZT52B16,U1CF,SS55A,SS55B,SA6.5C,P4KE6.8A,GBJ808,SA6.5A,P6KE56,HS3MB,1N4755A,MT200CB08T3,SA36CA,MT200CB08T2,GS1G,MBR3060CT,DBL205S,GS1J,1.5KE6.8,GS1K,GS1M,ZMM55C10V,SMF6.0A,GS1DB,SR8150,SD103AW,GBL410,MD120K18D1,FR204G,1N5953B,SMB3Z17A,YJQ3400A,GBJ3506A,MMSZ5234B,1S20,MT150DT12L2,GS2A,U1FF,BZX55B6V8,GS2B,BZX55B6V2,GS2D,MBRL30200FCT,1N4754A,GBL406,GBL408,DBL206S,1S40,ZMM55C11V,FR205G,SMB3Z18A,1N5952B,SMF

选型指南  -  扬杰科技 PDF 中文 下载

研讨会2024功率器件新技术研讨会

描述- 11月21日在线直播,带来低导通电阻的功率MOS、集成驱动的GaN IC、IGBT新技术、用于电机驱动/BMS/移动储能的SGT MOS、高压车规SiC功率MOS、国产车规IGBT模块等功率器件新产品新技术,点击了解报名

议题- 降低20%导通电阻的功率MOS  |  集成驱动的GaN IC  |  沟槽栅场截止型IGBT新技术  |  适用于电机驱动/BMS/移动储能等应用SGT MOSFET  |  1700V SiC功率MOS  |  国产50A IPM模块  |  高可靠国产车规IGBT模块  |  ROHM——专注功率,电源和模拟技术的全球知名半导体厂商  |  EPC——基于氮化镓(GaN)功率管理器件的领先供应商  |  致力于功率器件和智能传感器技术的专业半导体厂商——瑶芯微(ALKAIDSEMI)  |  中国半导体功率器件十强企业:扬杰科技(YANGJIE)  |  致力于成为双碳时代功率半导体中国领跑者——阿基米德半导体(Archimedes)  |  中国领先的碳化硅(SiC)半导体和芯片解决方案提供商——瞻芯电子(InventChip)  |  专业从事电源管理、电机驱动、微控制器、传感器的集成电路和系统方案的设计与开发——华润微电子(CRM ICBG )  |  Kyocera(京瓷)——全球领先的材料与电子元件制造商  |  Shindengen(新电元)——“桥王”,整流桥全球份额占比约40%  |  中国半导体功率器件十强的主板上市企业——新洁能(NCEPOWER)  |  国内首家抗负压能力可达-40V/600ns的电机驱动(HVIC)制造商——数明半导体  |  国内领先的半导体分立器件整合制造商 (IDM) —— 捷捷微电(JieJie Microelectronics)  |  国产一站式电路保护解决方案专家——硕凯(SOCAY)  | 

活动    发布时间 : 2024-10-12

中国新能源汽车几何式发展,瑞之辰布局SiC市场

近年来,中国新能源汽车市场发展迅猛。根据中汽协数据显示,2023年,中国新能源汽车销量达到了949.5万辆,同比增长37.9%。预计2024年,中国新能源汽车销量可能将达到1200-1300万辆,并占据全球新能源汽车总销量的约60%。新能源汽车的迅猛发展,倒推车规级碳化硅SiC功率器件的需求也呈井喷式增长。深圳瑞之辰率先察觉这一趋势,早已布局SiC(碳化硅)领域,正发力推动行业高质量发展。

行业资讯    发布时间 : 2024-11-01

阿基米德半导体(Archimedes)IGBT分立器件/功率模块选型指南

目录- 公司简介    TO247封装产品    功率模块   

型号- AMGO75B65FPH3RB,ADH040N12HT5,AMG006L12P2C3RB,ADG075N65CT5,AMG006L12P2C3RA,ADG040N65HT5,AMG225L12L1H3RB,ADH075N12MT7,AMG375L65L1S5RC,AMG150L70P2H3RA,AMG200L12L1H3RA,AMG200L12L1H3RB,AMG100L65P2H3RB,AMG225L65F2S5RC,AMG950H75H1H3RA,ADG100N12BT7,AMG100L65P2H3RA,AMG200H12S1M3RA,AMG080L12F1H3RA,ADG050N12AT7,AMG450L65P4S5RE,ADH075N65FT5,AMG450L65P4S5FC,AMG400L12P4H3RA,AMG400L12P4H3RB,AMG300H12S1M3RA,ADG075N70CT5,ADG060N65BT5,AMG450L65P4S5RD,AMG450L65P4S5RC,AMG150L12L1H3RA,ADG050N65CT5,AMG225L65P4S5RC,ADG075N65FT5,AMG300H12E1M3RA,AMG300L12P4H3RA,ADG150N65FT7,ADG075N65BT5,ADG050N65KT5,AMG820H75H1H3RA,ADG100N65FT7,AMG600H12E1M3RA,AMG450H12E1M3RB,AMG300L65F2S5RC,AMG300L65F2S5RA,AMG300L65F2S5RB,AMG600H75H1H3RA,ADG100N12MT7,AMG150L65P2H3RB,ADG075N12MT7,AMG150L65P2H3RA,AMG600H12E1M3RB,ADG040N12HT5,ADG050N12HT7,AMGO80L12F0H3RA,AMG080L12F0H3RB,AMG450L65F2S5RC,AMG450L65F2S5RB,ADG040N12AT5,ADS080N12GT8,AMG300L65P4S5RC,AMG600H12S1M3RA,AMG160L12F1H3RB,AMG160L12F1H3RA,AMG450H12E1L3RA,AMG900H12E1M3RA,AMG375L65P4S5RC,AMG600H12H1H3RA,ADS040N12GT8,AMG450H12S1M3RA,AMG160L12F2H3RB,AMG160L12F2H3RA

选型指南  -  阿基米德半导体  - 2023/8/31 PDF 中文 下载

【元件】瑞之辰推出首款SiC MOSFET PIM模块,可替代硅基IGBT芯片的模块,系统损耗降低三分之一

又有一家国内企业在车规级SiC技术的研发和应用方面实现了新的突破。深圳市瑞之辰科技有限公司推出了首款基于SiC MOSFET技术的PIM模块,实现了对硅基IGBT芯片的模块替代,在系统损耗方面降低了三分之一。与此同时,这款产品在技术上突破传统PIM模块灌封封装模式,模块体积减少约57%,而且使用了瑞之辰自主研发的10项工艺创新,模块可靠性得到大幅提升,非常适用于新能源汽车、充电桩、储能等新兴领域。

产品    发布时间 : 2024-11-01

阿基米德半导体IGBT功率模块/IGBT分立器件选型表

阿基米德半导体推出高性能MOSFET/IGBT、Hybrid/ SiC SBD/MOSFET功率模块、分立器件产品,涵盖650V~1700V电压等级,产品主要应用于新能源汽车/光伏/储能/充电桩/数据中心/电能质量等领域。

产品型号
品类
Package
VCE(V)
IC(A)
AMG200L12L1H3RB
IGBT功率模块
ACL
1200
200

选型表  -  阿基米德半导体 立即选型

SiC产业技术与产能差距缩小,瑞之辰发挥碳化硅优势

近年来,中国新能源汽车市场发展迅猛。有数据预计2024年中国新能源汽车销量可能将达到1200-1300万辆,市占率可能超过45%。随着新能源汽车对于能源转换效率、充电效率、续航时间等要求越来越高,推动了对高功率密度、耐高温、耐高压、体积更小等优势的SiC功率硅器件需求的快速增长。随着全球SiC材料产能的快速扩张,预计到2026年全球SiC市场将会出现产能过剩。

行业资讯    发布时间 : 2024-10-30

【选型】无锡紫光微(UNIGROUP)半导体功率器件(半导体场效应管/MOSFET/晶体管/IGBT/IGTO)选型指南

目录- 超结功率MOSFET(SJ MOSFET)    金属氧化物半导体场效应管    沟槽式金属氧化物半导体场效应管    双沟槽金属氧化物半导体场效应管    IGBT 绝缘栅双极型晶体管    IGTO 集成发射极可关断晶闸管    SiC SBD & SiC MOSFET    GaN MOSFET    半桥驱动电路   

型号- 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