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从功率半导体到LED均以环保为推动力


机遇与挑战:
  • 采用Si底板的功率元件增加
  • EDLC重获关注
  • 利用交流驱动取代电源
  • 电容器稳步发展

受社会节能化浪潮的影响,在电子部件中,电力损失较小的功率半导体和有助于省电的电容器、LED等与环保息息相关的开发品的展出也成了此次展会的热门。

采用Si底板的功率元件增加

功率半导体方面,使用GaN、SiC等Si之后的新一代半导体的演示接连不断。其中有所增加的是在Si底板上形成GaN类功率元件的类型。如果使用低廉且直径大的Si底板,居高不下的制造成本就能够得到减少。投产预期也逐渐趋于具体化(图1)。

图1:利用Si底板的GaN类功率元件

为了降低成本,使用Si底板的展出接连不断。IR展出了形成有GaN类HEMT的晶圆(a)。罗姆也首次试制使用Si底板的GaN类HEMT并展出了电源模块(b)。三垦电气使用配备有6个SBD内置GaN类FET的逆变器驱动200V、2.2kW的3相交流马达,与利用配备Si制IGBT和FRD的逆变器进行驱动时逆变器表面温度的变化进行了比较(c)。左侧配备GaN元件的逆变器损失小且温度低。

美国国际整流器公司(International Rectifier,IR)宣布在2009年内投入实用。首先投产的将是使用耐压仅为数十V的GaN类HEMT的POL电源模块,为无需加载栅极电压即可导通的“常开”型。

积极开发功率元件的罗姆首次展出了Si底板产品。产品也为常开型,目前还存在耐压低于600V的课题。今后,该公司将解决有关课题,争取在2010年供应耐压为600V的样品。

三垦电气继2008年后再次展出了Si底板产品,使用配备该产品的逆变器演示了3相交流马达的驱动。其发热量小于Si功率元件组成的逆变器,电力损失也有所减少。该公司的Si底板产品的耐压为600V,能够进行阈值+1V的常开动作,量产将争取在2012年左右开始。该公司希望在此之前把阈值电压提升至+3V左右。

EDLC重获关注

电容器方面,上次大量展出的Li离子电容器难觅踪影,双电层电容器(EDLC)展出随处可见(图2)。随着电容器市场最近的回暖,作为高成本Li离子电容器的“现实替代品”,EDLC重新赢得了关注。

图2:重获重视的EDLC

为了高效利用能源,EDLC重新获得了重视。日本Chemi-Con展出了面向汽车的85℃型号开发品(a)。TDK参考展出了该公司首款大型圆筒形EDLC(b)。

日本Chemi-Con参考展出了能够在70℃及85℃高温下使用的EDLC。其静电电容分别为1400F和700F。在混合动力建筑机械等领域需求强烈。在此之前,其使用温度为60℃。高温气化的抑制主要归功于电解液成分的改进,但详细情况还不清楚。70℃型号将于2010年春季开始量产。85℃型号将争取在2010年实现样品供应。 

新进厂商也显露了身影。TDK参考展出了“18650”尺寸的单元和直径77mm、高140mm的大型单元。静电电容分别为100F和4000F。前者18650是锂离子充电电池(LIB)常用的尺寸,器着眼点在于LIB的简单置换。后者大容量单元着眼于稳定太阳能发电功率、工业设备的峰值电力支援等用途。除此之外,村田制作所也参考展出了配备便携产品的18mm×20mm×2.8mm层叠式小型EDLC。其特点为低电阻,“以这种尺寸实现100mΩ内部电阻的别无他人”(该公司)。 


利用交流驱动取代电源

图3:能够简化电源的交流驱动LED封装

首尔半导体在原有2W/4W产品的基础上增加了照明易用性良好的1W等级封装(a)。亿光电子也展出了该公司首款交流驱动封装(b)。

对于备受关注的高效照明——LED,能够利用交流电源的种类越来越受到重视(图3)。这种类型的LED照明无需A-D转换电路,有望实现照明的小型化。该类型的先驱者——韩国首尔半导体(Seoul Semiconductor)展出了新产品:功耗为1W等级的封装好的产品。过去该公司一般提供2W/4W等级的大型封装产品,此次展示是为了满足市场对于小型、高易用性的1W级别产品的需求。该产品的发光效率为70~80lm/W,低于直流电源驱动的类型,但韩国首尔半导体表示:“到2010年,其效率将提高到与直流驱动产品相当的程度(100lm/ W以上)”。

台湾亿光电子(Everlight Electronics)展出了其首款交流驱动封装产品——功耗为1W和4W的样品。这款封装产品着眼于照明用途,首先将在台湾和中国大陆上市。与上届一样,三垦电气仍然展出了小型封装产品。由于发光效率较低,设想的是电源分接头等指示用途。

稳步发展的电容器
除此之外,电子部件区引人注目的还有各公司竞争的电容器薄型化(图4)。通过在芯片形电容器制造中采用薄膜形成技术,其厚度可以缩小至50μm以下。

图4:厚度不到50μm的薄膜电容器村田制作所展出了1005尺寸、厚度为50μm的0.1μF薄膜电容器(a)。

太阳诱电在Si底板上涂布了BaTiO3和BST膜作为电介质层(b)。

村田制作所展出了耐压为4V、静电电容为0.1μF,厚度为50μm的1005尺寸产品。该产品计划于2010年春季投入量产。太阳诱电展出了在Si底板上利用BaTiO3和钛酸锶钡(BST)形成电介质层的开发品。1mm2电介质层相当于1层静电容量为20nF,4层的厚度为50μm,可实现80nF的静电电容。借助磁场相互抵消的电极结构,小静电电容同样能够抑制阻抗。

层叠陶瓷电容器(MLCC)在薄型化的同时还实现了大容量化。太阳诱电和村田制作所联合展出了1005尺寸、厚度为150μm、静电电容为0.22μF的MLCC。太阳诱电已经开始量产额定电压为4V的产品。通过电介质层BaTiO3的微粉化,该MLCC通过单层厚度减半(0.5μm)实现了大容量化。村田制作所预定于2009年内启动量

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