Yangi materiallar MOSFET ish faoliyatini yaxshilaydi

MOSFETning asosiy tamoyillari va muammolari
MOSFET - kuchlanishni boshqarishga tayanadigan va quvvatni boshqarish, dvigatelni boshqarish, signalni kuchaytirish va boshqalar kabi sohalarda keng qo'llaniladigan maydon effektli tranzistor. Elektron qurilmalarda quvvat zichligi, kommutatsiya tezligi va samaradorlikka talab ortib borayotganligi sababli cheklovlar Materiallar va jarayonlardagi an'anaviy MOSFETlar tobora ko'proq namoyon bo'lmoqda, asosan quyidagilar namoyon bo'ladi:

Qarshilikni kamaytirish qiyinligi:An'anaviy kremniyga asoslangan MOSFETlar o'lchamlari kichrayganda qarshilikni pasaytirishda katta qiyinchiliklarga duch keladi, bu esa ularning yuqori quvvatli va yuqori chastotali ilovalarda ishlashini cheklaydi.

Bosim qarshiligi va issiqlik tarqalish ko'rsatkichlari o'rtasidagi qarama-qarshilik:Bosim qarshiligini yaxshilash bilan birga, issiqlik tarqalishining ishlashini ta'minlash, ayniqsa, an'anaviy materiallar talablarga javob berish qiyin bo'lgan yuqori chastotali va yuqori haroratli ish muhitida muammoga aylandi.

Yangi materiallarning qo'llanilishi va afzalliklari
An'anaviy MOSFETlarning qiyinchiliklariga duch kelgan yangi materiallarning kiritilishi, asosan quyidagi materiallarni o'z ichiga olgan ishlashni yaxshilash uchun yangi echimlarni olib keldi:

Silikon karbid (SiC)
Silikon karbid keng tarmoqli oralig'i, yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi va yuqori parchalanish elektr maydoni kuchi kabi ajoyib xususiyatlarga ega, SiC asosidagi MOSFETlarni yuqori haroratli, yuqori kuchlanishli va yuqori chastotali ilovalarda yaxshi ishlaydi. Silikon asosidagi an'anaviy MOSFETlar bilan taqqoslaganda, SiC MOSFETlar quyidagi afzalliklarga ega:

Qarshilik darajasi past:SiC MOSFETlar yuqori kuchlanishlarda qarshilikni pasaytirishi mumkin va shu bilan quvvat yo'qotilishini kamaytiradi.

Yuqori issiqlik tarqalish ko'rsatkichlari:SiC materialining yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi qurilmani yuqori harorat sharoitida yaxshiroq issiqlik tarqalish qobiliyatiga ega bo'lishiga imkon beradi, bu esa uni yuqori quvvatli ilovalar uchun mos qiladi.

Yuqori chastotali ishlash:SiC MOSFET past kommutatsiya yo'qotishlariga ega va invertorlar va DC-DC konvertorlari kabi yuqori chastotali quvvat elektroniği ilovalari uchun javob beradi.

Galiy nitridi (GaN)
Galliy nitridi uchinchi avlod yarimo'tkazgich materiali sifatida keng tarmoqli oralig'i, yuqori elektron harakatchanligi va yuqori parchalanish elektr maydoni kuchi tufayli ko'pchilikning e'tiborini tortdi. GaN MOSFET SiC bilan solishtirganda ishlashda o'ziga xos afzalliklarga ega:

Tezroq yuqori chastotali javob:GaN MOSFET SiC ga qaraganda tezroq kommutatsiya tezligiga ega, bu uni yuqori tezlikdagi aloqa qurilmalari va yuqori chastotali quvvat konvertorlari uchun mos qiladi.

Kichikroq qurilma hajmi:GaN materialining yuqori parchalanish elektr maydon kuchi tufayli GaN MOSFET bir xil chidamli kuchlanish ostida kichikroq bo'lishi mumkin, bu esa yanada ixcham sxema dizayniga erishishga yordam beradi.

Yuqori energiya samaradorligi:Yuqori chastotali ilovalarda GaN MOSFETlar kamroq kommutatsiya yo'qotishlariga va umuman yuqori energiya samaradorligiga ega bo'lib, ularni elektr transport vositalari va maishiy elektronikada foydalanish uchun ayniqsa mos qiladi.

Galiy oksidi (Ga2O3)
Rivojlanayotgan ultra keng tarmoqli materiali sifatida galyum oksidi katta salohiyatga ega. Ga2O3 ning kengroq diapazoni uni yuqori bosimli va yuqori haroratli sohalarda qo'llash uchun yuqori salohiyatga ega.

Ultra yuqori kuchlanish qarshiligi:Ga2O3 MOSFET o'ta yuqori elektr maydonlarida ishlay oladi, bu esa uni ultra yuqori kuchlanishli quvvat elektroniği ilovalari uchun mos qiladi.

Kam xarajat potentsiali:SiC va GaN bilan solishtirganda, Ga2O3 materiali katta xarajat potentsialiga ega va kelajakda yuqori voltli quvvat qurilmalari uchun iqtisodiy yechim bo'lishi kutilmoqda.

MOSFET-larda yangi materiallarning qo'llanilishi holati va kelajakdagi tendentsiyalari
Bozorga murojaat qilish holati
SiC MOSFETlar elektr transport vositalari, elektr tarmoqlari va sanoat nazorati kabi sohalarda keng qo'llanilgan. Ayniqsa, elektr transport vositalarida SiC MOSFETlarning yuqori samaradorligi va yuqori kuchlanish qarshiligi batareyadan foydalanish samaradorligini va umumiy chidamliligini oshirishga yordam beradi. GaN MOSFETlar tez zaryadlovchi qurilmalarda va yuqori chastotali aloqa sohalarida yaxshi ishlaydi. Uning 5G tayanch stantsiyalari va sun'iy yo'ldosh aloqasi kabi sohalarda qo'llanilishi asta-sekin kengayib bormoqda. Galliy oksidi MOSFET hali tadqiqot va ishlab chiqish bosqichida bo'lsa-da, ularning salohiyati keng e'tirof etilgan.

Kelajakdagi rivojlanish tendentsiyalari
Yangi material texnologiyasining uzluksiz rivojlanishi bilan MOSFET qurilmalarining ishlashi yaxshilanishda davom etadi. Kelajakdagi rivojlanish tendentsiyalari quyidagilarni o'z ichiga olishi mumkin:

Ko'p materialli hamkorlik ilovasi:Turli xil materiallardan tayyorlangan MOSFETlar o'zlarining afzalliklaridan turli xil dastur stsenariylarida foydalanadilar va qo'shimcha effektlarni yaratadilar. Masalan, SiC va GaN MOSFETlar yuqori kuchlanishli va yuqori chastotali ilovalarda birgalikda ishlashi mumkin.

Qurilma integratsiyasi:Texnologiyaning rivojlanishi bilan ko'p funktsiyali integratsiyalangan MOSFET qurilmalari energiyani yanada samarali o'zgartirish va boshqarishga erishish uchun turli materiallar va qurilma xususiyatlarini bir chipga birlashtirgan trendga aylanadi.

Yangi materiallarni doimiy ravishda o'rganish:Mavjud SiC, GaN va Ga2O3 ga qo'shimcha ravishda, kelajakda MOSFET texnologiyasini rivojlantirishga yordam beradigan olmos, ultra keng tarmoqli oksidi va boshqalar kabi ko'proq yangi materiallar kashf etilishi va qo'llanilishi mumkin.

http://www.trrsemicon.com/transistor/mosfet-transistor/irlml2246trpbf.html