功率半导体器件的选择是无止境的

日期:2020-06-05

作者:Kevin Parmenter应用工程主管,Taiwan Semiconductor


70年代我刚进入电力电子行业时,器件的选择是有限的。我们正在从硅双极晶体管和初级整流器向MOSFET和更好的整流器转变。表面贴装技术和与功率器件和/或驱动器一起封装的集成电路是闻所未闻的,使用WBG(宽带隙)器件是一个理论梦想。我记得通过翻阅数据库和打电话给经销商来寻找样品零件,看看他们在当地可能有什么库存,然后要开车去提货,或者等待几个星期才能交货。如今,设计师们可以选择比20年或30年前想象的更多的功率器件。
现在我们有硅MOSFET。我们有IGBT,硅和碳化硅MOSFET,我们有GaN(氮化镓)器件在应用中得到应用。整流器比以往任何时候都好得多,包括了大量的技术:标准、快速、快、超快、高效、肖特基和沟道肖特基器件。我们也有碳化硅整流器,主要用于功率因数校正(PFC)升压级,并且应用正在扩大。
封装也已经演变成几乎和器件本身一样重要,或者同等重要。封装不仅在整体尺寸上,而且在高度上都在不断改进。在90年代早期,当表面贴装(SMA、SMB、SMC)封装被引入时,没有人想到它们会被改进。但在这里,我们是用薄SMA封装主流来降低产品的高度/厚度。我们也有SOD128和其他替代产品等封装,提高了功率密度。这些较新的器件不仅产生更少的热量,在应用中具有更高的效率,它们还能够通过在封装中使用热分散器更快地将热量转移到PCB中,从而使终端应用能够在不增加成本的情况下增加功率密度。
不久前,就的联合封装还真是闻所未闻。现在,我们不仅有更好的功率半导体和更好的分立封装(或不封装,只是片芯),我们还拥有功能集成块的器件组合,包括控制器或驱动器功率器件分区使用外部控制器。我们还有完整的功率级:只需添加缺少的模块,您就可以处理电源了。换言之,设计师可以添加一些外部器件,使用在线工具进行设计,他们有一个完全工作的功率转换器,与去年相比相对容易。
在DC-DC领域,集成负载点(POL)器件,连同集成磁性元件是可用的,并且具有成本效益。尽管我们可以获得不久前科幻小说中出现的设计器件,但有些东西的预测是错误的。例如,通孔器件和小信号半导体的消亡。他们仍然每天用于新的设计,并将与我们一起很长一段时间。
在器件和封装选项方面,下一步是什么?如果过去是序幕,我会说可能性是无穷的。
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