功率器件
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2021-07-23
功率器件的視頻教程
多導(dǎo)體系統(tǒng)及功率器件寄生參數(shù)計算與電路分析應(yīng)用
多導(dǎo)體系統(tǒng)及功率器件寄生參數(shù)計算與電路分析應(yīng)用會議包括 1.基于SimLab PE的導(dǎo)體阻抗參數(shù)計算； 2.基于PSIM的功率器件電路建模與分析應(yīng)用。點擊參會
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半導(dǎo)體器件的功率循環(huán)及熱可靠性測試
本視頻介紹了半導(dǎo)體器件的功率循環(huán)及熱可靠性測試流程。 第一步：將待測器件與POWERTESTER連接，輸入相關(guān)參數(shù)，校準(zhǔn)K系數(shù)（溫度敏感因子） 第二步：通過測試平臺內(nèi)置的觸摸屏電腦，設(shè)置待測器件的循環(huán)策略，啟動設(shè)備，進行全自動熱瞬態(tài)及功率循環(huán)測試 第三步：數(shù)據(jù)分析（支持?jǐn)?shù)據(jù)導(dǎo)出，進行結(jié)構(gòu)函數(shù)分析、生成熱模型等）
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功率器件的實例教程
碳化硅功率器件與傳統(tǒng)硅功率器件制作工藝不同，不能直接制作在碳化硅單晶材料上，必須在導(dǎo)通型單晶襯底上額外生長高質(zhì)量的外延材料，并在外延層上制造各類器件。
功率器件行業(yè)發(fā)展到IGBT(絕緣柵雙極晶體管)時期，硅基器件的性能已經(jīng)接近極限，邊際成本越來越高。
半導(dǎo)體器件產(chǎn)業(yè)仍對高功率、高頻切換、高溫操作、高功率密度等有著越來越多的需求，因此以SiC(碳化硅)、GaN(氮化鎵)等第三代半導(dǎo)體材料為核心的寬禁帶功率器件成為了研究熱點與新發(fā)展方向，并逐步進入應(yīng)用量產(chǎn)階段。
SiC功率器件性能優(yōu)勢
SiC功率半導(dǎo)體的發(fā)展改善了功率開關(guān)器件的硬開關(guān)特性，耐壓可達(dá)數(shù)萬伏，耐溫可達(dá)500℃以上，其性能優(yōu)勢如下：
(1)寬禁帶可大幅減小泄漏電流，從而減少高功率器件損耗；
(2)高擊穿場強可提高功率器件耐壓能力與電流密度，減小整體尺寸；
(3)高熱導(dǎo)率可改善耐高溫能力，有助于器件散熱，減小散熱設(shè)備體積，提高集成度，增加功率密度；
(4)強抗輻射能力，更適合在外太空等輻照條件下應(yīng)用。理論上，SiC器件是實現(xiàn)高壓、高溫、高頻、高功率及抗輻射相結(jié)合的理想材料，主要應(yīng)用于大功率場合，可實現(xiàn)模塊及應(yīng)用系統(tǒng)的小型化、集成化，提高功率密度和系統(tǒng)效率。
展開 各功率器件功率頻譜（左）&耐壓功率（右）對比圖 （圖片來源：知乎）
第三代功率器件——寬禁帶功率器件
隨著以硅材料為基礎(chǔ)的功率器件逐漸接近其理論極限值，利用寬禁帶半導(dǎo)體材料制造的電力電子器件顯示出比Si和GaAs更優(yōu)異的特性，給功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來了新的生機。
2014年，美國奧巴馬政府連同企業(yè)一道投資1.4億美元在NCSU成立TheNext Generation Power Electronics Institute，發(fā)展新一代寬禁帶電力半導(dǎo)體器件。
相對于Si材料，使用寬禁帶半導(dǎo)體材料制造新一代的功率器件，可以變得更小、更快、更可靠和更高效。這將減少功率器件的質(zhì)量、體積以及生命周期成本，允許設(shè)備在更高的溫度、電壓和頻率下工作，使得功率器件使用更少的能量卻可以實現(xiàn)更高的性能。
展開 當(dāng)前功率器件的設(shè)計和發(fā)展具有低電感、高散熱和高絕緣能力的屬性特征，器件封裝上呈現(xiàn)出模塊化、多功能化 和體積緊湊化的發(fā)展趨勢。為實現(xiàn)封裝器件低電感設(shè)計，器件封裝結(jié)構(gòu)更加緊湊，而芯片電壓等級和封裝模塊的功率密度持續(xù)提高，給封裝絕緣和器件散熱帶來挑戰(zhàn)。在有限的封 裝空間內(nèi)，如何把芯片的耗散熱及時高效的釋放到外界環(huán)境中以降低芯片結(jié)溫及器件內(nèi)部各封裝材料的工作溫度，已成 為當(dāng)前功率器件封裝設(shè)計階段需要考慮的重要問題之一。本文聚焦于功率器件封裝結(jié)構(gòu)的散熱方面，針對功率半導(dǎo)體器件在散熱路徑方面的結(jié)構(gòu)設(shè)計進行歸納總結(jié)。通過對國內(nèi)外 功率器件封裝結(jié)構(gòu)設(shè)計的綜述，梳理了功率器件封裝結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中在散熱方面的考慮及封裝散熱特點，并根據(jù)功率器 件散熱特點對功率器件封裝結(jié)構(gòu)類型進行了分類。最后，基于降低封裝結(jié)構(gòu)散熱熱阻、提高器件散熱能力的目的，從高導(dǎo)熱封裝材料和連接工藝、芯片面接觸連接、增加散熱路徑 以及縮短散熱路程四個方面對功率器件封裝結(jié)構(gòu)設(shè)計在散熱方面未來的發(fā)展趨勢進行了展望。
展開 據(jù)半導(dǎo)體行業(yè)觀察3月21日報道，近日，據(jù)知情人士透露，華為正在為公司的功率器件研發(fā)大肆招兵，其中包括IGBT、MOSFET、SiC、GaN等主流的功率器件，據(jù)說隊伍目前已有數(shù)百人。
功率器件是半導(dǎo)體重要一環(huán)。尤其是隨著功率半導(dǎo)體器件逐漸往高壓、高頻方向發(fā)展，國際大廠已經(jīng)將產(chǎn)業(yè)未來聚焦到了第三代化合物半導(dǎo)體身上?？梢哉f第三代半導(dǎo)體就是未來功率器件的發(fā)展方向。
華為最早傳出要做的功率器件是IGBT。IGBT俗稱電力電子裝置的“CPU”，而IGBT是華為UPS電源的核心部件，華為UPS電源在全球數(shù)據(jù)中心占據(jù)第一的市場份額。
據(jù)了解，華為也在研發(fā)SiC。這兩年車廠陸續(xù)開始導(dǎo)入SiC器件。華為不造車，致力于成為面向智能網(wǎng)聯(lián)汽車的增量部件供應(yīng)商。研發(fā)IGBT和SiC也是華為做好汽車部件供應(yīng)商的方向。
在投資領(lǐng)域，華為哈勃去年投資了我國第三代半導(dǎo)體材料碳化硅龍頭企業(yè)山東天岳，持股10%。2020年7月，華為還投資了東微半導(dǎo)體。
展開 SiC功率器件的概況
SiC（碳化硅）功率器件以其耐高溫、耐高壓、低開關(guān)損耗等特性，能有效實現(xiàn)電力電子系統(tǒng)的高效率、小型化、輕量化、高功率密度等要求，受到了新能源汽車、光伏發(fā)電、軌道交通、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域的追捧。
在車用領(lǐng)域，SiC功率器件在能量轉(zhuǎn)換效率上的顯著優(yōu)勢，能有效增加電動汽車的續(xù)航里程和充電效率。另外，SiC器件的導(dǎo)通電阻更低、芯片尺寸更小、工作頻率更高，能夠使電動汽車適應(yīng)更加復(fù)雜的行駛工況。隨著SiC良率的提升、成本的降低，SiC功率器件在新能源汽車上的裝機量會大幅上升，SiC功率器件的車用需求也會迎來跨越式發(fā)展。
當(dāng)前，SiC全球產(chǎn)業(yè)布局上，形成美、歐、日三強態(tài)勢，但與第一代、第二代半導(dǎo)體材料相比，全球第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)均還在發(fā)展初期，國內(nèi)與主流SiC產(chǎn)業(yè)差距不大，為國產(chǎn)三代半產(chǎn)業(yè)提供了彎道超車、打入半導(dǎo)體元器件高端產(chǎn)業(yè)鏈的機會。
國產(chǎn)SiC功率器件面臨的主要問題
目前，SiC產(chǎn)業(yè)普遍遇到的問題是良率低、成本高的瓶頸，而對于國產(chǎn)器件，一致性和可靠性也是其市場應(yīng)用的攔路虎，要獲取市場信任與認(rèn)可，可靠性驗證是必經(jīng)之路。驗證SiC功率器件高溫與高壓下的模擬壽命，可采用高溫反偏（HTRB）作為基礎(chǔ)的驗證試驗。
SiC功率器件的高溫反偏試驗
1、高溫反偏試驗的作用
高溫反偏試驗是模擬器件在靜態(tài)或穩(wěn)態(tài)工作模式下，以最高反偏電壓或指定反偏電壓進行工作，以研究偏置條件和溫度隨時間對器件的壽命模擬。甚至一些廠商還會將其作為一篩或二篩的核心試驗。
2、高溫反偏的試驗條件
分立器件的高溫反偏主要采用的試驗標(biāo)準(zhǔn)有MIL-STD-750 方法1038、JESD22-A108、GJB 128A-1997 方法1038、AEC-Q101表2 B1項等。
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張理想 | Ansys 主任應(yīng)用工程師
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集成電路制造技術(shù)：晶圓制造/代工、模擬集成電路、數(shù)/?；旌霞呻娐罚幌嚓P(guān)微處理器、存儲器、FPGA、分立器件、光電器件、功率器件、傳感器件等技術(shù)器件；集成電路終端產(chǎn)品。
“超節(jié)功率MOS管”應(yīng)為?超結(jié)功率MOS管?（Super Junction MOSFET），是一種專為高壓大功率應(yīng)用優(yōu)化的功率半導(dǎo)體器件。其核心創(chuàng)新在于通過?電荷平衡結(jié)構(gòu)?突破傳統(tǒng)硅器件的“硅極限”（即耐壓與導(dǎo)通電阻之間的權(quán)衡關(guān)系）。
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長期深耕電力電子變換器設(shè)計與功率器件應(yīng)用，專業(yè)方向涵蓋新能源汽車電驅(qū)動系統(tǒng)，高功率密度變換器設(shè)計等，具備深厚的理論功底與產(chǎn)業(yè)化研發(fā)實戰(zhàn)經(jīng)驗。
內(nèi)容簡介：本報告聚焦電力電子變換系統(tǒng)全流程設(shè)計痛點，深度剖析傳統(tǒng)設(shè)計模式在效率、精度與迭代周期上的局限，圍繞功率器件精準(zhǔn)建模與電路仿真、機械應(yīng)力與多物理場熱力學(xué)仿真、電磁場耦合聯(lián)合仿真等前沿數(shù)字化設(shè)計技術(shù)，系統(tǒng)探究電力電子系統(tǒng)正向高效智能化設(shè)計路徑。
自2025年以來，行業(yè)逐步邁入以碳化硅（SiC）為代表的新一代功率器件時代，在提升系統(tǒng)效率、降低能耗、優(yōu)化成本方面展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢，同時也對系統(tǒng)設(shè)計、熱管理、電磁兼容及可靠性提出了更高要求。
電力電子設(shè)備為許多關(guān)鍵應(yīng)用提供動力，其系統(tǒng)十分復(fù)雜，因此必須滿足嚴(yán)格的兼容性和可靠性標(biāo)準(zhǔn)。
在Ansys多物理場仿真的助力下，Wolfspeed通過創(chuàng)新的功率器件解決方案，已處于行業(yè)領(lǐng)先地位。
Nelson說： “Ansys的確正在通過支持更先進、更復(fù)雜的功率模塊優(yōu)化，推動我們的封裝創(chuàng)新發(fā)展。從裸片幾何結(jié)構(gòu)到封裝幾何結(jié)構(gòu)，Ansys可幫助我們創(chuàng)建自己的優(yōu)化例程、映射以及龐大的優(yōu)化集。
展會深度整合電子元器件全鏈條，集中展示從半導(dǎo)體、被動元件、功率器件到PCB、測試測量的前沿產(chǎn)品與技術(shù)。深圳國際未來電子產(chǎn)業(yè)展覽會錨定產(chǎn)業(yè)前沿趨勢，以‘未來賦能、創(chuàng)新引領(lǐng)’為導(dǎo)向，聚焦人工智能電子、車載電子、量子電子、智能傳感終端等新興領(lǐng)域，集中呈現(xiàn)前沿技術(shù)研發(fā)成果、未來產(chǎn)品應(yīng)用場景及產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新解決方案，探索電子產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展新賽道、新機遇。
、功率器件和模塊、開關(guān)及連接技術(shù)、電阻、電容、電感、繼電器、變壓器、電路保護等、顯示、嵌入式系統(tǒng)、汽車電子、PCB領(lǐng)域的前沿技術(shù)、新產(chǎn)品和行業(yè)應(yīng)用解決方案。
深圳國際半導(dǎo)體及電子元器件展覽會由深圳市電子商會主辦，專注于集中展示從元件到系統(tǒng)、從設(shè)計到制造的全產(chǎn)業(yè)鏈新產(chǎn)品：半導(dǎo)體、分立器件、功率器件和模塊、開關(guān)及連接技術(shù)、電阻、電容、電感、繼電器、變壓器、電路保護等、顯示、嵌入式系統(tǒng)、汽車電子、PCB領(lǐng)域的前沿技術(shù)、新產(chǎn)品和行業(yè)應(yīng)用解決方案。
