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半导体材料明星产品哪家强? 英飞凌推出氮化镓解决方案

http://www.ec.hc360.com2018年12月07日19:31 来源:慧聪电子网作者:刘婷婷T|T

    近年来,随着第三代半导体材料的迅速发展,其优异性能对新兴产业具有强大的推动作用。而第三代半导体材料中,较常被应用的碳化硅和氮化镓几乎成为明星产品,将被广泛应用于光电子器件、电力电子器件等领域,以其优异的半导体性能在各个现代技术领域发挥其重要的革新作用。


    日前,英飞凌在深圳举办了CoolGaN媒体见面会,正式向中国市场推出氮化镓(GaN)解决方案CoolGaN 600 V增强型HEMT和氮化镓开关管专用驱动IC(GaN EiceDRIVER IC)。英飞凌展示了其产品的优越性:它们具备更高功率密度,可实现更加小巧、轻便的设计,从而降低系统总成本和运行成本,以及减少资本支出。随着CoolGaN 600 V增强型HEMT和GaN EiceDRIVER栅极驱动IC的推出。

 

英飞凌氮化镓解决方案投入量产 

    氮化镓市场增长势头强劲

    氮化镓作为一种宽禁带半导体材料(WBG),与硅等传统的半导体材料相比,能够让器件在更高的电压、频率和温度下运行。早在60年代,氮化镓已经应用于LED产品中,近几年在电源类产品中被市场开始逐渐接受。


    目前,氮化镓属于攀升阶段,处于热门时期。市场上关于氮化镓的解决方案,有三种不同的趋势:


    1.分立式+外部驱动器;
    2.多片集成,开关和驱动虽然是不同的衬底,但是封装在同一个壳子里;
    3.单片集成,氮化镓的开关、驱动、其他器件作为同衬底的一个解决方案。


    关于成熟度来说,分立式器件是目前最成熟的一种解决方案。氮化镓也逐渐在多片集成和单片集成中体现出优势。英飞凌希望在氮化镓领域都有所成长和贡献。

    氮化镓目前的发展十分迅速,未来十年,基于氮化镓的器件市场总值有望超过10亿美元。从市场分布来说,电源类产品大概占到整个市场的40%左右。在汽车类的应用可能起步得比较晚,但成长非常迅速,未来几年,氮化镓在汽车领域有着非常大的应用市场。

英飞凌CoolGaN制造的价值链


 

    CoolGaN 600 V增强型HEMT:

    英飞凌最新发布的CoolGaN 600 V增强型HEMT采用可靠的常闭概念,它经专门优化,可实现快速开通和关断。它们可在开关模式电源(SMPS)中实现高能效和高功率密度,其优值系数(FOM)在当前市场上的所有600 V器件中首屈一指。CoolGaN开关的栅极电荷极低,且具有极少输出电容,可在反向导通状态下提供优异的动态性能,进而大幅提高工作频率,从而通过缩小被动元器件的总体尺寸,提高功率密度。 英飞凌CoolGaN 600 V增强型HEMT在功率因数校正(PFC)变流器里具有超高的能效(2.5 kW PFC能效 > 99.3%)。相同能效下的功率密度可达到160 W / in3(3.6 kW LLC能效 > 98%)。在谐振拓扑中,CoolGaN线性输出电容可将死区时间缩短至八分之一到十分之一。
放眼市场,CoolGaN拥有行业领先的可靠性。在质量控制过程中,我们不仅对器件本身进行全面测试,而且对其在应用环境中的性能进行全面测试。这确保了CoolGaN开关满足甚至优于最高质量标准。

    CoolGaN 600 V增强型HEMT可提供70 m和190 m的SMD封装,确保杰出的散热性能和低寄生效应。通过提供全系列SMD封装产品,英飞凌旨在支持高频运行的应用,如企业级超大规模数据中心服务器、通信整流器、适配器、充电器、SMPS和无线充电设施等。


    氮化镓开关管专用驱动IC(GaN EiceDRIVER IC):


    另一款新推出的氮化镓开关管驱动芯片EiceDRIVER IC——1EDF5673K、1EDF5673F和1EDS5663H——是CoolGaN增强型HEMT的完美搭档。它们经专门研发,以确保CoolGaN开关实现强健且高效的运行,同时最大限度地减少工程师研发工作量,加快将产品推向市场。


    不同于传统功率MOSFET的栅极驱动IC,这个针对英飞凌CoolGaN量身定制的栅极驱动IC可提供负输出电压,以快速关断氮化镓开关。在开关应处于关闭状态的整个持续时间内,GaN EiceDRIVER IC可以使栅极电压稳定保持为零。这可保护氮化镓开关不受噪音导致误接通的影响,哪怕是首脉冲,这对于SMPS实现强健运行至关重要。氮化镓栅极驱动IC可实现恒定的GaN HEMT开关转换速率,几乎不受工作循环或开关速度影响。这可确保运行稳健性和很高能效,大大缩短研发周期。它集成了电隔离,可在硬开关和软开关应用中实现强健运行。它还可在SMPS一次侧和二次侧之间提供保护,并可根据需要在功率级与逻辑级之间提供保护。


    GaN EiceDRIVER 1EDF5673K采用13引脚LGA 5x5 mm封装,1EDF5673F采用16引脚DSO 150 mil封装,1EDS5663H采用16引脚DSO 300 mil封装。

英飞凌科技奥地利股份有限公司电源管理与多元化事业部资深市场营销经理邓巍


    在硅、碳化硅和氮化镓三者之间的市场定位,邓巍表示:“目前,硅是主流,氮化镓和碳化硅是作为一种补充的方案, 在硅达不到的性能和指标的情况下,氮化镓和碳化硅开始发挥作用。氮化镓高效能、高频率,能够覆盖碳化硅不能涉及的方面,未来硅和GaN的市场会同时发展”。


    英飞凌作为目前市场上唯一一家提供涵盖硅(Si)、碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)等材料的全系列功率产品的公司。邓巍强调:“那么,英飞凌的愿景是提供比较全面的解决方案,把三种解决方案摆在客户面前,不同的客户根据自己的考量和不同的需求,选择不同的解决方案,为客户提供多种选择。”

责任编辑:刘婷婷

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