Карбид-кремниевые устройства компании Alpha Power Solutions

Сегодня большинство полупроводниковых устройств создается на основе кремния. Тем не менее, в некоторых областях, например, в области силовых устройств, его свойств и характеристик уже недостаточно для создания высокоэффективного оборудования с высокими рабочими характеристиками. Это подвигло ученых и инженеров на поиски и применение новых материалов для подобных устройств, и одним из таких материалов стал карбид кремния (SiC).

Почему производители выбирают карбид кремния?

Карбид кремния представляет собой полупроводниковое соединение, состоящее из кремния (Si) и углерода (C). Он относится к семейству материалов с широкой запрещенной зоной и имеет очень прочную физическую связь атомов, которая придает материалу высокую механическую, химическую и тепловую стабильность. У карбида кремния в 3 раза больше ширина запрещенной зоны, в 2 раза выше скорость насыщения электронами и примерно в 3 раза более высокая теплопроводность, чем у кремния.

Благодаря широкой запрещенной зоне SiC-устройства могут выдержать температуру, намного выше, чем обычные кремниевые устройства (более 20°C), что делает их идеальными для применения в силовой электронике. Широкая запрещенная зона также позволяет полупроводникам работать при более высоких напряжениях и частотах. Эти свойства обеспечили коммерческий успех SiC-устройств, которые постепенно захватывают рынок силовой и высокочастотной электроники. Лидерами по производству карбид-кремниевых считаются Infineon, Wolfspeed (Cree), ROHM, STMicroelectronics. Но ввиду общемирового дефицита компонентов и ситуации на рынке приобрести их продукцию довольно проблематично. В связи с этим стоит обратить внимание на китайского производителя Alpha Power Solutions

О компании Alpha Power Solutions

Компания Alpha Power Solutions (далее Alpha Power) была основана в 2017 году путем ее отделения от гонконгской корпорации Vitelic Technology, и на сегодняшний день она является крупнейшим в Китае производителем карбид-кремниевых устройств на основе 6-дюймовых пластин. Компания имеет 22 зарегистрированных патента на свои разработки в области SiC-устройств, а также является победителем премий Hong Kong Green Innovation Award 2019 и Hong Kong Awards For Industries Cert. of Merit 2019. Головной офис Alpha Power находится в Гонконге, также она имеет филиалы в Шанхае и Шэньчжэне.

Основной целью компании является полное удовлетворение нужд внутреннего рынка в карбид-кремниевых устройствах, а также выход на внешний рынок с занятием существенной доли на нем. И она уверенно идет к этому, выпустив в 2020 году более 3 миллионов SiC-диодов, рассчитанных на напряжение 1200В. Продукция Alpha Power уже широко используется в производстве электромобилей, зарядных устройств, систем накопления солнечной и ветровой энергии, а также в источниках питания для серверов. Ассортимент продуктов Alpha Power довольно широк и включает в себя карбид-кремниевые диоды, карбид-кремниевые полевые МОП-транзисторы (MOSFET), а также силовые модули на основе карбид-кремниевых MOSFET. SiC-диоды производства Alpha Power благодаря запатентованной структуре JBS и технологии создания сверхтонких полупроводниковых структур APS сочетают в себе высокую мощность и компактность. Их применение в силовой электронике позволяет уменьшить размеры трансформатора и радиатора примерно на 30%. Они выпускаются в корпусах DFN, DPAK, D2PAK, TO-220 и TO-247 и совместимы со многими продуктами ведущих производителей SiC-диодов

Карбид-кремниевые диоды

На рисунке 1 в качестве примера представлена схема внутренней структуры SiC-диода ACD20PS120A и его корпусировка, а в таблице 1 приведен ряд SiC-диодов компании Alpha Power с основными рабочими характеристиками и указанием аналогов от ведущих производителей.

Рисунок 1. SiC-диод ACD20PS120A компании Alpha Power

Карбид-кремниевые MOSFET

Карбид-кремниевые MOSFET компании Alpha Power обеспечивают гораздо более высокие частоты переключения, лучшие тепловые характеристики и более низкие потери проводимости по сравнению с традиционными устройствами IGBT и MOSFET на основе кремния. Благодаря применению данных MOSFET можно уменьшить размер пассивных компонентов, таких как дроссели и трансформаторы, а также снизить суммарные затраты на компоненты. Alpha Power предлагает SiC MOSFET, рассчитанные на 650В и 1200В и доступные в корпусах TO247-4.

На рисунке 2 можно ознакомиться со схемой внутренней структуры SiC MOSFET ACM040P120Q и его корпусировкой, а в таблице 2 приведен ряд SiC MOSFET компании Alpha Power с основными рабочими характеристиками и указанием аналогов от ведущих производителей.

Рисунок 2. SiC MOSFET ACM040P120Q компании Alpha Power.

Силовые модули

Помимо дискретных компонентов Alpha Power также выпускает силовые модули на основе SiC MOSFET в конфигурации «полумост». На данный момент доступно два таких модуля: на 120А и 256А (оба рассчитаны на напряжение 1200В). Они имеют встроенные карбид-кремниевые диоды для полной блокировки обратного тока.

На рисунке 3 представлена схема внутренней структуры модуля ACW300P12MHB, а также его внешний вид и размеры, а в таблице 3 приведены модули на основе SiC MOSFET с их основными характеристиками и аналогами.

Таким образом, компания Alpha Power может предложить разработчикам широкий выбор карбид-кремниевых диодов, полевых МОП-транзисторов и силовых модулей. Купить карбид-кремниевые диоды, полевые МОП-транзисторы и силовые модули вы можете в компании МАТРИКС ЭЛЕКТРОНИКА. Эти компоненты могут заменить большинство SiC-устройств от ведущих производителей, и тем самым закрыть бреши в разработке высокоэффективного силового оборудования.