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與傳統的硅功率半導體相比，GaN和 SiC(碳化硅)具有更高的電壓能力、更快的開關速度、更高的工作溫度、更低的導電阻、功耗小、能效高等優異性能 , 是近年來新興的半導體材料。但它們也有不同的特點，簡單地說，GaN開關速度比 SiC 快，SiC 工作電壓比 GaN 更高。GaN寄生參數極小，開關速度極高，更適合電動汽車等高頻應用 DC-DC（直流 - 直流)轉換電路，OBC(車載充電)、低功率開關電源、蜂窩基站功率放大器、雷達、衛星發射器、通用射頻放大器等。SiCMOSFET（金屬 - 氧化物半導體場效應晶體管)的高壓高電流能力和驅動特性，使其適用于列車逆變器系統、工業電源、太陽能逆變器、 UPS(不間斷電源)高性能開關電源等，可大大提高效率、功率密度等性能。

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黃文源, 東芝電子元件(上海)有限公司半導體技術總括部技術規劃部 高級經理

東芝作為 SiC 和 GaN 早期產品研發者之一，有自己獨特的 SiC 和 GaN 產品技術。今年年初，東芝推出了兩種新型碳化硅（SiC）MOSFET 雙模塊——MG600Q2YMS3 和 MG400V2YMS3。這兩個新模塊在安裝方法中應用廣泛 IGBT 模塊、低損耗特性滿足工業設備提高效率、降低尺寸的需要，適用于逆變器和轉換器、可再生能源發電系統、電機控制設備、高頻 DC-DC 轉換器等應用場景。在 GaN方面，今年 1 月 31 日東芝發布了第一個集成在半橋的日東芝（HB）分流模塊MOS電流傳感器。當用于氮化鎵時（GaN）傳感器設備和其他設備時，傳感器可以使電力電子系統具有較高的電流監測精度，但不會增加功率損耗，并有助于減少此類系統和電子設備的尺寸。

碳中和需要更高效的電子設備，特別是小型系統。然而，由于電感器兩側必須安裝半橋模塊和電流傳感器，因此很難將其集成在芯片上。由于這取決于分流電阻，電流檢測可以降低功耗（減少熱量）和精度。雖然今天的技術可以實現高精度電流傳感器，但它不能減少損失。東芝新技術采用級聯共源共柵，低壓 MOSFET 與 GaN 電流傳感采用場效應晶體管連接，因此無需使用分流電阻，避免其功耗。此外，還可以保證電路優化和尖端校準技術 10 MHz 上述帶寬可提高產品性能和測量精度。這種集成到半橋模塊的新型 IC 電容器和電感器的尺寸不僅提高了開關頻率，而且有助于電子設備的小型化。

另外，就 GaN 就設備技術而言，東芝的新型 GaN 共源共柵器件與傳統的共源共柵器件有很大的不同，因為共源共柵型依賴硅 MOSFET 來驅動 GaN HEMT，因此，通常很難通過外部柵極電阻控制開關速度。然而，東芝通過推出直接柵極驅動器來解決這個問題 IC 可直接驅動 GaN HEMT，改變開關速度，就像硅功率器件一樣，有助于簡化功率電子系統的整體設計。這種新型共源共柵器件的另一個優點是，由于GaN HEMT 格柵極是獨立控制的，因此新設備不會因外部電壓波動而引起硅MOSFET電壓變化導致誤導，有助于系統穩定運行。所以該新器Microsemi代理該部件具有電源應用所需的可靠性。本產品運行穩定，簡化了系統設計，可有效降低開關誤導造成額外能量損失的風險，輕松調整開關速度，是電力電子系統設計中需要考慮的重要因素。

(注:本文自轉載《IC2022年7月，代理商