以碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)為代表的寬禁帶半導體材料由于其寬帶隙、高飽和漂移速度、高臨界擊穿電場等突出優點,成為制作大功率、高頻、高溫及抗輻照電子器件的理想替代材料。隨著SiC單晶生長技術、外延材料工藝和GaN異質結外延技術的不斷成熟,寬禁帶半導體功率器件的研制和應用在近年來得到迅速發展,人們對SiC在新能源汽車、電力能源等大功率、高溫、高壓場合,以及GaN在快充和信息電子領域的應用前景寄予厚望。深入探索寬禁帶器件的材料及應用特性,最大限度發揮寬禁帶器件的性能,成為寬禁帶半導體變流技術及其應用的重要研究方向。
目前,寬禁帶半導體變流技術主要從新型容性/磁性材料、電路結構、軟開關拓撲、驅動電路、功率封裝技術、磁集成技術以及數字控制等方面開展探索和研究,采用最新的元器件、材料、工藝以及技術來對寬禁帶器件“揚長避短”,最大限度地挖掘其性能與潛力,最優化實現寬禁帶半導體變流裝備的研制與應用。在無源器件、電路結構和軟開關拓撲方面,研究人員主要聚焦如何同時滿足提高頻率、效率、功率密度以及降低EMI等多個方面的需求,實現變流裝備性能的進一步大幅度提升;為了將裝備變換效率提升到極致,提升功率器件可靠性,一部分研究人員開展了新型高頻低損驅動技術和功率集成技術的研究,在現有集成驅動芯片和分離功率器件的基礎上,深入探索如何有效降低驅動損耗和各類寄生參數的影響、提升裝備效率和可靠性;……