#電源設計 #絕緣柵雙極電晶體IGBT #金氧半場效電晶體MOSFET #氮化鎵GaN #碳化矽SiC #寬能隙Wide Band-gap #超接面super-junction #功率因數修正PFC #雙電晶體順向式TTF #邏輯鏈路控制LLC #準諧振返馳式拓樸 #返馳式充電器 #齊納二極體Zener diode
【超接面，通往寬能隙半導體製程的跳板】
開關式電源 (Switch Power) 旨在控制開通和關斷的時間點以維持穩定的輸出電壓，一般由脈衝寬度調變 (PWM) 控制 IC 和金氧半場效電晶體 (MOSFET) 構成，輕量、提高工作頻率的耐受度是主要方向；而如何在高壓功率元件獲得良好的崩潰電壓及導通電阻？向來是業界不斷精進的課題。在氮化鎵 (GaN)、碳化矽 (SiC) 等新一代寬能隙 (Wide Band-gap) 半導體材料未臻成熟前，借助高摻雜濃度的「超接面」(Super Junction，簡稱SJ) 結構，能有效優化上述兩項技術指標、達到節能目的，並突破矽 (Si) 材料極限，故成為新型高壓功率元件的新寵。
效能和價格固然是採購功率元件的基本準則，但電磁干擾 (EMI) 和射頻干擾 (RFI) 對於系統設計的影響亦不容小覷，否則善後工作會很棘手且耽誤開發時程，設計前應做全方位的考量。就系統角度而言，還須考慮週邊元件的適配度；例如，選用功率密度 (High Density) 高的元件，「扼流器」(Power Choke) 等被動元件的體積亦可隨之微縮。以伺服器為例，可連帶使整個電源模組、乃至機殼外型都更為輕薄，極大化利用有限的資料中心空間。若功率元件廠商能提供多種 RDS(ON) 導通電阻等級和不同封裝方式的「產品組合」，工程師也有更多選擇的可能性。
在功率因數修正 (PFC)、雙電晶體順向式 (TTF) 和其他硬切換拓樸中，擁有媲美 GaN 性能的 MOSFET，適合高功率開關模式電源 (SMPS) 應用，如：超大型資料中心、電信基地台、太陽能和工業等。此外，整合式本體二極體 (Body Diode) 確保低損耗續流功能，適用於馬達驅動、太陽能或焊接技術領域；而整合齊納二極體 (Zener diode) 的 MOSFET，具備更高的靜電放電 (ESD) 耐受性，可減少良率損失並改善組裝產能。除了導通電阻和損耗問題，封裝亦會關係到負載與電路板空間運用效率以及穩壓效果；溝槽式 MOSFET 模組平台和拓樸，動態損耗更低。
延伸閱讀：
《Infineon「超接面製程」為銜接GaN、SiC 材料作緩衝》
http://compotechasia.com/a/feature/2017/0615/35751.html
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