와이드 밴드갭 반도체(SiC/GaN)

와이드 밴드갭(WBG) 반도체는 기존 소재보다 밴드갭이 더 넓어 기존 반도체와 크게 다릅니다. 밴드갭이란 가전자대(valence band) 맨 위와 전도대(conduction band) 맨 아래 사이의 에너지 차이를 말합니다. 와이드 밴드갭 반도체 전력 소자는 이 간격이 더 넓기 때문에 더 높은 전압과 온도, 주파수에서 동작할 수 있습니다. 

차세대의 효율적 전력 컨버터 스위치를 찾는다면 갈륨나이트라이드(GaN)와 실리콘 카바이드(SiC) 같은 와이드 밴드갭 반도체 재료가 이상적입니다. 각 재료는 다른 재료에 비해 특정 이점을 제공합니다. 예를 들어 SiC 전력 반도체는 650V 이상의 애플리케이션에서 탁월한 전압 차단을 제공하고, 전압이 높을수록 더 큰 이점을 제공합니다.

에너지 효율적인 세계로 나아가려면 높은 전력 효율, 소형화, 경량화 및 전반적인 비용 절감을 가능하게 하는 새로운 와이드 밴드갭 파워 일렉트로닉스 재료를 사용해야 합니다. 

인피니언은 Si, SiC, GaN 기반 소자를 포함하여 가장 광범위한 제품 및 기술 포트폴리오를 제공합니다.인피니언 테크놀로지스는 SiCGaN 기술 분야에서 20년 이상 축적된 경험을 가진 선도적인 전력 반도체 공급업체로 더 스마트하고 효율적인 에너지 발전, 전송 및 소비 요구에 부응하고 있습니다.인피니언 전문가들은 시스템 복잡성을 줄여 전력 시스템의 시스템 비용과 크기를 줄이는 데 필요한 것이 무엇인지 이해하고있습니다.

와이드 밴드갭 반도체의 장점은 매우 많습니다. 예를 들어, 와이드 밴드갭 반도체에 기반한 전자장치는 높은 효율로 전력 밀도가 증가하고 크기와 무게가 줄어들어, 결과적으로 전체 시스템 비용이 낮아집니다. 또한 전력 전자장치에 와이드 밴드갭 반도체 소자를 사용하면 더 높은 동작 스위칭 주파수를 달성할 수 있습니다. 

이는 특히 전력 밀도를 극대화해야 하는 경우에 중요합니다. GaN WBG 반도체는 높은 주파수에서도 낮은 전체 게이트 전하와 약 1.5V의 낮은 전압 임계값을 가지며, 게이트 드라이브 전력이 밀리와트로 제한됩니다.

와이드 밴드갭 반도체 제품 솔루션

인피니언의 고효율 와이드 밴드갭 반도체 소자는 혁신적입니다. 인피니언의 혁신적인 기술은 고성능 와이드 밴드갭 반도체를 구현하였으며 인피니언의 CoolSiC™을 포함합니다. 또한 인피니언의 CoolGaN™ 솔루션은 디스크리트 및 IPS(integrated power stage)로 제공됩니다. 

SiC는 3전자볼트(eV)의 넓은 밴드갭과 실리콘에 비해 훨씬 높은 열 전도율을 갖습니다. SiC 기반 MOSFET은 높은 주파수에서 동작하는 높은 항복 전압, 고전력 애플리케이션에 가장 적합합니다. 실리콘에 비해 RDS(on) 같은 SiC 전력 반도체 소자 파라미터는 온도에 따른 변화가 적습니다. 따라서 설계자는 와이드 밴드갭 전력 전자장치 설계에서 더 엄격한 마진으로 설계하거나 더 높은 온도에서 작업할 수 있어 추가적인 성능 향상을 얻을 수 있습니다. 검증된 고품질 양산 체제로 생산되는 인피니언의 CoolSiC™ 솔루션은 혁신적인 기술과 최고 수준의 신뢰성을 결합하여 고객의 현재와 미래의 성공을 지원합니다.  더 알아보기

GaN은 SiC보다 밴드갭이 더 넓고(3.4eV), 전자 이동도도 더 높습니다. 실리콘(Si)에 비해 항복 전계가 10배 더 높고 전자 이동도는 2배입니다. 출력 전하와 게이트 전하가 Si보다 10배 낮고 역 회복 전하가 거의 0이며, 이는 고주파수 동작을 위한 핵심입니다. GaN 와이드 밴드갭 반도체 전력 소자는 최신 공진 토폴로지에 많이 채택되고 있으며, 새로운 토폴로지와 전류 변조 같은 새로운 접근법을 가능하게 합니다.

인피니언의 GaN 솔루션은 견고하고 뛰어난 성능을 발휘하는 e-모드(enhancement mode) 개념을 기반으로 빠른 턴온 및 턴오프 속도를 제공합니다. CoolGaN™ 갈륨나이트라이드 제품은 고성능과 견고성에 중점을 두어 서버, 통신, 무선 충전, 어댑터충전기, 오디오 같은 다양한 와이드 밴드갭 반도체 애플리케이션에 가치를 더합니다. CoolGaN™ 스위치와 인피니언의 단일 및 듀얼 채널, 절연 및 비절연 EiceDRIVER™ 게이트 드라이버 IC를 사용하여 쉽게 사용하고 디자인-인 할 수 있습니다. 더 알아보기 

EiceDRIVER™ SiC MOSFET 게이트 드라이버 IC는 SiC MOSFET, 특히 초고속 스위칭 CoolSiC™ SiC MOSFET 구동에 매우 적합합니다. 이들 게이트 드라이버는 엄밀한 전파 지연 매칭, 정밀한 입력 필터, 넓은 출력 측 전원 범위, 음의 게이트 전압, 액티브 밀러 클램프, DESAT 보호, 확장된 CMTI 성능 등 SiC 구동에 중요한 기능과 파라미터들을 통합했습니다.  더 알아보기

Infineon image wide bandgap semiconductors Si-Sic-GaN

와이드 밴드갭 반도체 소자는 다양한 애플리케이션에 높은 전력 효율을 제공합니다. 인피니언의 혁신적 와이드 밴드갭 반도체 포트폴리오는 컨슈머 애플리케이션을 위한 충전기와 어댑터, 산업용 애플리케이션을 위한 EV 충전, 통신, SMPS, 태양광, 배터리 포메이션 뿐 아니라 자동차 애플리케이션을 위한 온보드 충전 및 고전압-저전압 DC-DC 컨버터에 사용되는 첨단 전자장치를 지원합니다.

인피니언은 혁신적인 반도체 기술을 개발하고 시장에 선보이는 글로벌 리더입니다. 인피니언은 Si, SiC 및 GaN 기반 디바이스의 광범위한 제품 및 기술 포트폴리오에 매우 작고 효율적인 설계를 적용하여, 고객사의 고유한 애플리케이션 요구사항에 가장 적합한 솔루션을 제공합니다.

GaN과 SiC, Si 반도체 간에는 많은 차이가 있습니다. 첫째, GaN 반도체는 현재 80V ~ 650V 전압을 목표로 하고, 최고 스위칭 주파수에서 중간 전력을 제공합니다. GaN 및 SiC 반도체는 모두 최대 전력 밀도에서 효율이 매우 높고, Si 기반 반도체보다 스위칭 손실이 더 낮습니다.

GaN과 SiC 반도체의 차이와 관련하여, SiC 전력 반도체는 우수한 게이트 산화막 신뢰성, 뛰어난 사용 용이성을 제공하고 매우 견고하며, 횡형(lateral) 트랜지스터인 GaN과 달리 종형(vertcal) 트랜지스터 개념을 사용합니다. 

GaN 및 SiC는 애플리케이션 솔루션 영역에 서로 다른 강점을 제공합니다. 이점은 애플리케이션에 따라 달라집니다. 예를 들어 실리콘 카바이드는 고전력 스트링 인버터와 같이 고온 및 고전압 애플리케이션에서 뛰어납니다. 고온 기능의 경우 낮은 온도 계수와 높은 차단 전압 기능이 애플리케이션 요구를 가장 잘 충족시킵니다.

최고 전력 밀도에 있어서는 GaN이 우수합니다. 이는 전력 레벨이 주어진 공간에서 증가하는 데이터 센터의 SMPS와 같이 공간이 매우 제한된 애플리케이션의 경우 특히 적합합니다. 이 경우 효율과 높은 스위칭 주파수가 결합하여 다른 기술로는 도달할 수 없는 다음 단계로 애플리케이션을 끌어올립니다.

교육 및 웨비나

와이드 밴드갭 반도체를 위한 낮은 인덕턴스 패키지의 이점

Infineon training low inductance package for WBG semiconductors

e러닝 개요

  • 패키지 인덕턴스 이해하기
  • 와이드 밴드갭 트랜지스터가 패키지 인덕턴스에 더 민감한 이유 
  • 인피니언의 낮은 인덕턴스 패키지 

인피니언 온디맨드 웨비나 Si, SiC 또는 GaN?

Infineon's training webinar SiC GaN

고전력 및 저전력 애플리케이션을 위한 Si 대 SiC 및 GaN 전력 소자의 기술적 포지셔닝에 대해 알아보기 

ACDC 애플리케이션에서 Si | SiC | GaN 포지셔닝

Infineon training Si, SiC and Gan positioning

인피니언은 3가지 주요 반도체 기술 모두에서 신뢰할 수 있는 전문지식을 제공합니다. ACDC 애플리케이션에서 이들 기술의 포지셔닝을 확인하세요!

Bi-directional converters using WBG

Infineon training Bi-directional converters using WBG

Understand why to use WBG switches for bi-directional converters, the topologies used and how they function.

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