在功率半导体器件的发展趋势
2017 年 2 月 6 日
马克帕特里克，小毛电子看起来，目前的趋势是 bing 在功率半导体市场内见到。
电力电子技术是极其重要的领域。它有一个相当大的速度和前的短时间不被认为可能的事情和现在 becmong 可以实现发展。
功率半导体厂商一直忙着创新和结果是很多新的标准、 技术和产品。
宽禁带功率半导体应用
可能最重要的技术趋势今年已宽禁带半导体产品的可用性的迅速增加 — — 那些基于碳化硅 (SiC) 和镓氮化物 (GaN) 材料。
由这些材料制成的交换机可以工作在更高的开关频率，比传统的硅功率晶体管;与那些在开关电源中意味着它可以切换三倍快，或更快的碳化硅代替硅 Mosfet。他们还可以承受更高的电压和温度，并能大大地减少能量损失。在几乎每个应用程序正在提高能源效率的世界，这是特别理想的质量。
今年，宽禁带技术进展从他们第一次的功率场效应管介绍最近的过去，到宽禁带产品在真实世界的应用示范。SiC 特别是有一年，许多产品介绍在世界各地的各种电力展览。
ST 微电子，产生高电压 SiC Mosfet，首批公司之一现在有电动汽车全系列碳化硅陶瓷设备。碳化硅是此应用程序中特别有用，以及其效率意味着更多的车辆里程，每次充电，其电压特性可以轻易的抵挡 400V 在当今电动汽车动力系统中使用。
用碳化硅，电动汽车电池可以充电更快，其动力系统更可靠，也。ST 的范围是广泛到足以允许在汽车电源模块转换为 SiC 的所有部分。在生产、 ST 目前正在对 4 英寸 SiC 晶片，但其过渡到 6 英寸的进程应今年年底以前完成。这一举动将压低碳化硅生产成本，使汽车行业所需的大批量生产。
图 1︰ 飞兆半导体发布了其第一的碳化硅产品在亚太经合组织 — — 一个二极管与业界领先的泄漏电流
今年春天在亚太经合组织，飞兆半导体 （现在在半部分） 发布了其第一的碳化硅产品，FFSH40120ADN 二极管。该二极管具有极低且稳定的漏电流，飞兆半导体说是最好的产业，飞兆半导体的专有边缘终止 IP。新的碳化硅二极管是可靠、 坚固耐用，利用公司的先进 6 英寸 SiC 过程中减少衬底和外延的缺陷，结合密封的钝化，避免受潮。FFSH40120ADN 将要求最高的可能坚固性的工业设备中使用。
英飞凌专注于在 PCIM SiC 今年，释放到其 CoolSiC 范围的两个品牌的新 1200V SiC Mosfet。公司的最先进的海沟半导体工艺给这些部件的导通电阻的只是 45mΩ，意思他们可以操作与动态损失比传统 1200V 硅 Igbt 低一个数量级。他们功能几乎为零的反向恢复损耗与鲁棒体二极管，所以准备在像光伏逆变器、 不间断电源和电池充电应用程序的应用程序中的同步整流拓扑。
在数据中心的直接转换
早在春天，谷歌宣布它正在其新的数据中心机架电源规格可用作为开放式计算项目的一部分。这一新标准的目的是促进在数据中心的能源效率 — — 这些巨兽的电信基础设施使用很大比例的世界上所有的权力，所以如果他们消费可能甚至略有减少，它仍然会产生明显的影响全球能源使用量。
办法做到这一点，谷歌说，是开发服务器机架，比传统上在此字段中使用的传统 12V 分布系统更高效的 48V 电源分布体系结构。能源效率改进很大一部分是来自指定到 1V 下台 48V 配电电压的标准单电源转换阶段或少点负载所需。进一步用取得通过减少铜传输组件如母线的损失。
图 2: ST 是新 48V 直接点的负载结构的数据中心服务器机架的电源管理芯片中领跑
制造商当然已着手将 48V 转换为 1V 他们解或较少在一个阶段。在当前的领先者之一是一种芯片组从 ST 微电子使 ST 的谐振直接转换拓扑，变成 0.5 ~ 12Vout 到 72Vin 36 单个转换阶段。用 ST 的 StripFET 功率 Mosfet，电路是超过 97%的有效率 （12V/500W)。
能源收获
其他与电源相关的趋势，今年已经上涨了牵引包括重新的集中注意能源收获作为发展物联网 （物联网） 的一部分。能源收获是能量的具有挑战性的应用，电力电子技术，因为它处理的微电流和微量。
当中最先进的能量收集介绍今年的芯片是 ADP5091/ADP5092 管理电源的能量收集系统从模拟设备，表明在嵌入系统的世界。这些设备被为了收取小锂离子电池或超级电容器，并接通电源，所储存的能量从小型电子设备。收获的力量可以在 600mW，到 6µW 的范围和业务损失如下 1µW 很小的能量被浪费。静态电流在睡眠模式 （从 SYS pin) 期间在操作或 390nA 是 510nA。芯片提供 150mA 调节输出 1.5 和 3.6 v 之间。
图 3︰ 钛是首先立足于市场与 15W 无线充电功率发射机在 2016 年 7 月
此外在继续获得牵引是无线充电，移动应用程序。赢得了比赛的 TI 释放 15W 齐兼容无线功率变送器;他们是第一次在这个更高的功率水平，宣布 7 月份面市。他们的解决方案，bq501210，在一个固定的频率，使较高的系统效率 （84%) 操作和减少 EMI。它可以支持几种快速充电协议以及高电压专用充电点 (HVDCP) 协议，用于与兼容的交流-直流墙适配器来调整输入的电压进行通信。15 和 19V 之间投入意味着 15W 全是可以传递的而更低的输入的电压可以用来生产 5W 或 10W 输出。
今年的功率半导体世界事态发展看到了大量的创新的新产品和技术进入市场。这些包括，但并不限于甘和碳化硅在高电压和频率的提高效率的设备、 一个新的权力结构对数据中心和创新在无线充电和能源收获应用电力规模的另一端。随着我们进入 2017年，电力行业正处于有利的地位一如既往以满足要求更有效和更紧凑的功率电路从行业和消费者的一致好评。
上述产品都可以从小毛。