Блог компании Переработка силовых транзисторов ST: IGBT, биполярные силовые транзисторы, силовые MOSFET, PowerGaN, SiC MOSFET

Переработка силовых транзисторов ST: IGBT, биполярные силовые, MOSFET-транзисторы, GaN-транзисторы, SiC MOSFET-транзисторы

Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd. много лет специализируется на переработке электронных компонентов и является профессиональным поставщиком услуг по управлению запасами и переработке в отрасли. Мы закупаем подлинные продукты оригинальных производителей, устаревшие запасы, снятые с производства продукты и неиспользуемые чипы по конкурентоспособным ценам, помогая предприятиям быстро распродать свои запасы, вернуть капитал и сократить расходы на складирование и управление.

Ключевые преимущества наших услуг по переработке

Комплексная закупка: Минимальное количество закупаемой партии не требуется; мы можем предоставить расценки на все, от небольших партий образцов до полных лотков продукции;

Эффективный расчет наличными: Предварительная онлайн-оценка на основе фотографий; для оптовых партий мы можем организовать проверку на месте; оплата производится немедленно после подтверждения;

Подходит для широкого спектра источников: Мы принимаем нераспроданные заводские запасы, запасы снятых с производства проектов, складские остатки и совершенно новые, неиспользованные компоненты;

Стандартизированная обработка материалов: Обработка переработанных материалов соответствует соответствующим нормам; мы установили всесторонние партнерские отношения с каналами переработки компонентов, чтобы помочь предприятиям использовать неиспользуемые активы и освободить складские помещения.

Процесс транзакции

Предоставление списка инвентаря: Составьте подробную информацию о компонентах (номер детали, количество, партия, тип корпуса, состояние, упаковка) и отправьте через WeChat, электронную почту или по телефону;

Точная оценка: Наша команда оценщиков быстро проверит спецификации на основе рыночных условий и выдаст официальное предложение;

Подтверждение сделки: После достижения соглашения обеими сторонами подписывается договор на переработку и оформляются условия доставки (самовывоз с вашего предприятия или курьером);

Доставка и оплата: Расчет производится немедленно после проверки на месте или получения товара, обеспечивая своевременную оплату.

I. Биполярные транзисторы ST (BJT)

Биполярные транзисторы (BJT) — это классические силовые устройства с управлением по току, и они были одними из первых силовых транзисторов, которые были индустриализированы. Опираясь на многолетний технический опыт, ST разработала ряд высоконадежных и экономически эффективных биполярных транзисторов, предназначенных в основном для условий эксплуатации при среднем и низком напряжении, низкой частоте и высоком токе в установившемся режиме.

1. Основной принцип работы

Биполярные транзисторы — это биполярные проводящие устройства, которые используют вход базы для непрерывного управления током, вызывая проводимость и отсечку тока между эмиттером и коллектором; в процессе проводимости участвуют как электронные, так и дырочные носители. Будучи устройствами с управлением по току и полным управлением, они требуют непрерывного тока базы для поддержания состояния включения во время работы и не имеют структуры управления напряжением затвора.

2. Ключевые технические характеристики

Силовые биполярные транзисторы ST охватывают широкий диапазон напряжений от 15 В до 1700 В и включают продукты как с обычной, так и с высокоусиленной Дарлингтонской конфигурацией, с номинальными токами от нескольких ампер до нескольких сотен ампер. Их основные преимущества включают низкое напряжение насыщения, низкие потери проводимости в установившемся режиме при высоких токах, высокую устойчивость к ударным нагрузкам, зрелые производственные процессы, низкую стоимость и надежность, проверенную десятилетиями на рынке.

Однако эти устройства имеют существенные недостатки: медленная скорость переключения, с рабочими частотами обычно ниже 50 кГц, что делает их непригодными для высокочастотных преобразовательных приложений; высокие потери на управление, требующие непрерывного тока базы и приводящие к высокому энергопотреблению в цепи управления; и относительно высокие потери на переключение, с динамической скоростью отклика, значительно уступающей MOSFET-транзисторам и IGBT-транзисторам. Следовательно, они постепенно заменяются новыми силовыми устройствами и теперь используются только в традиционных приложениях, где они остаются необходимыми.

3. Основные сценарии применения

Они в основном используются в традиционных приложениях промышленного управления, характеризующихся низкой частотой, низкой скоростью и высоким током в установившемся режиме, включая низкочастотные приводы двигателей, сетевые импульсные источники питания, драйверы реле, промышленные схемы регулирования напряжения, маломощное инверторное оборудование и схемы усилителей звуковой мощности. Они преимущественно используются в потребительском и низкобюджетном промышленном оборудовании, где частота переключения не является требованием, а контроль затрат является приоритетом.

II. Силовые MOSFET-транзисторы ST (на основе кремния)

Кремниевые силовые MOSFET-транзисторы являются наиболее широко используемым и разнообразным ассортиментом средне- и низковольтных силовых устройств ST. Будучи униполярными устройствами с управлением по напряжению, которые полагаются исключительно на основные носители для проводимости, они полностью преодолели ограничения биполярных транзисторов по высокой частоте и являются основными устройствами для высокочастотных силовых электронных систем малой и средней мощности. ST предлагает полный ассортимент силовых MOSFET-транзисторов, включая низковольтные, средне- и высоковольтные, а также суперпереходные типы, охватывающие как общепромышленные, так и высокопроизводительные промышленные приложения.

1. Основной принцип работы

Силовые MOSFET-транзисторы — это устройства с управлением по напряжению и полным управлением, которые регулируют проводимость канала и отключение с помощью порогового напряжения между затвором и истоком. Проводимость зависит исключительно от электронов как единственного носителя заряда, без процесса рекомбинации неосновных носителей, что приводит к чрезвычайно быстрому времени отклика при переключении. Устройства имеют чрезвычайно высокое входное сопротивление и практически не требуют тока управления во время работы в установившемся режиме, что приводит к значительно упрощенным цепям управления и минимальному энергопотреблению.

2. Ключевые технические характеристики

Кремниевые силовые MOSFET-транзисторы ST охватывают диапазон напряжений от 20 В до 900 В, диапазон токов от миллиампер до нескольких сотен ампер и рабочие частоты от 100 кГц до нескольких МГц, что делает их идеально подходящими для высокочастотных преобразовательных приложений. Их основные преимущества включают высокую скорость переключения, чрезвычайно низкие потери на переключение, простые требования к управлению, хорошую тепловую стабильность, высокую помехоустойчивость и отсутствие риска вторичного пробоя.

Проприетарные технологии ST включают серии SuperJunction CoolMOS и SupremMOS, которые значительно снижают сопротивление во включенном состоянии (Rds(on)) за счет оптимизированной архитектуры кристалла, тем самым достигая более низких потерь проводимости и более высокой плотности мощности. Ограничением является заметный недостаток в прямом падении напряжения при высоких напряжениях; в высоковольтных, мощных приложениях выше 600 В потери проводимости выше, чем у IGBT-транзисторов.

3. Основные сценарии применения

Широко используются в высокочастотном силовом электронном оборудовании малой и средней мощности, являясь основными компонентами в потребительской электронике и телекоммуникационном оборудовании. Типичные приложения включают адаптеры для мобильных телефонов, импульсные источники питания ПК, серверные и телекоммуникационные источники питания, преобразователи постоянного тока, низковольтные приводы двигателей, системы управления умным домом и низковольтные системы питания автомобилей.

III. ST IGBT (Изолированный затворный биполярный транзистор)

IGBT — это составное силовое устройство, которое сочетает в себе преимущества MOSFET-транзисторов и биполярных транзисторов, идеально балансируя требования к высокому напряжению, высокому току и средне-высокочастотной работе. Он служит основным компонентом в средне- и высоковольтных, мощных промышленных силовых электронных системах. Ассортимент продукции IGBT ST охватывает различные уровни применения — включая потребительские, промышленные, автомобильные и железнодорожные перевозки — и подходит для широкого спектра условий мощности и частоты.

1. Основной принцип работы

IGBT интегрирует структуру управления напряжением затвора MOSFET с структурой высокотоковой проводимости биполярного транзистора. Входная сторона использует структуру MOSFET для обеспечения работы с управлением по напряжению и низкого энергопотребления при управлении; выходная сторона использует биполярную структуру проводимости, которая снижает падение напряжения при проводимости высокого напряжения за счет инжекции неосновных носителей. Таким образом, он сочетает высокочастотные характеристики униполярных устройств с преимуществами низких потерь проводимости биполярных устройств.

2. Ключевые технические характеристики

IGBT-транзисторы ST охватывают диапазон напряжений от 600 В до 6,5 кВ и номинальные токи до нескольких тысяч ампер, что делает их пригодными для сверхмощных приложений. Их рабочие частоты обычно составляют от нескольких кГц до 50 кГц, что делает их подходящими для средне-высокочастотных, мощных преобразовательных сценариев. Их основные преимущества включают чрезвычайно низкие потери проводимости при высоких напряжениях и токах, высокую плотность тока, высокую способность выдерживать напряжение, простые требования к управлению и отличную стабильность.

Ограничения устройства включают хвостовой ток в процессе отключения, более низкие скорости переключения, чем у силовых MOSFET-транзисторов и широкозонных устройств, и значительное увеличение потерь на переключение при высоких частотах, что делает его непригодным для высокочастотных приложений на уровне МГц. ST выпустила специализированные серии, адаптированные к различным сценариям, такие как высокоскоростные IGBT, IGBT с низкими потерями и IGBT автомобильного класса, балансируя потери и частотные характеристики.

3. Основные сценарии применения

Ориентированы на средне- и высоковольтные, мощные силовые электронные приложения, включая промышленные частотно-регулируемые приводы двигателей, системы ИБП (источники бесперебойного питания), промышленные сварочные аппараты, оборудование для индукционного нагрева, инверторы для фотоэлектрической и ветровой энергетики, системы управления электромобилями, тяговые преобразователи для железнодорожного транспорта и высоковольтные промышленные стабилизаторы напряжения.

IV. Силовые GaN-устройства ST (нитрид галлия)

GaN (нитрид галлия) устройства — это широкозонные полупроводниковые устройства третьего поколения. ST в основном продвигает кремниевые GaN-силовые устройства, которые подходят для высокочастотных, высокоэффективных и миниатюрных приложений преобразования мощности. Эти устройства преодолели ограничения по частоте и эффективности кремниевых устройств и являются основными компонентами для модернизации высокочастотных, средне-низкомощных высокопроизводительных источников питания.

1. Основной принцип работы

GaN-силовые устройства ST — это управляемые напряжением устройства с улучшенным режимом работы. Используя характеристики высокой подвижности электронов широкозонного материала GaN, они не требуют структуры проводимости PN-перехода, присутствующей в кремниевых устройствах. Вместо этого они полагаются на двумерный электронный газ (2DEG) для достижения высокоскоростной проводимости. Их подвижность носителей и скорость насыщения значительно превосходят таковые у кремния, что обеспечивает время отклика при переключении в наносекундном диапазоне.

2. Ключевые технические характеристики

GaN-устройства ST в основном доступны с номинальным напряжением 100 В и 650 В, предлагая выдающиеся основные преимущества: скорость переключения значительно превосходит таковые у кремниевых MOSFET-транзисторов, с рабочими частотами, достигающими десятков МГц, что приводит к значительному снижению потерь на переключение; сопротивление во включенном состоянии чрезвычайно низкое, что обеспечивает потери проводимости лучше, чем у кремниевых устройств той же спецификации; устройства меньше по размеру и предлагают значительно более высокую плотность мощности, что позволяет миниатюризировать и снизить вес оборудования источников питания.

По сравнению с кремниевыми устройствами, GaN-устройства обладают большей устойчивостью к высоким температурам и пробою высоким напряжением, с потерями обратного восстановления, приближающимися к нулю, тем самым полностью решая проблему обратных потерь в условиях высокочастотной работы. Их недостатки включают более высокую стоимость по сравнению с кремниевыми устройствами, более строгие требования к точности цепи управления и более сложные ограничения на компоновку печатной платы и дизайн процесса.

3. Основные сценарии применения

Эти устройства в основном предназначены для высокочастотных, высокоэффективных и миниатюрных высокопроизводительных преобразовательных приложений, включая высокопроизводительные блоки быстрой зарядки, высокочастотные серверные источники питания, источники питания базовых станций связи, бортовые зарядные устройства (OBC) для транспортных средств, высокочастотные преобразователи постоянного тока, легкие источники питания новой энергии и маломощное оборудование для аэрокосмической отрасли.

V. ST SiC MOSFET (карбид кремния)

SiC (карбид кремния) MOSFET-транзисторы в настоящее время являются лучшими широкозонными устройствами в секторе высокого напряжения и высокой мощности. ST разработала полный ассортимент коммерческих SiC MOSFET-транзисторов, охватывающих все средне- и высоковольтные номиналы мощности. Благодаря своей сверхвысокой способности выдерживать напряжение, сверхнизким потерям и устойчивости к высоким температурам, они постепенно заменяют традиционные кремниевые IGBT-транзисторы, становясь основными компонентами в высокопроизводительном оборудовании новой энергии.

1. Основной принцип работы

ST SiC MOSFET-транзисторы изготавливаются из монокристаллического материала карбида кремния 4H-SiC и являются униполярными устройствами с управлением по напряжению. Они полагаются исключительно на электронные носители для проводимости и свободны от эффекта хвостового тока неосновных носителей, тем самым полностью решая проблему потерь на переключение, связанную с кремниевыми IGBT-транзисторами. Ширина запрещенной зоны материала, напряженность поля пробоя и теплопроводность значительно превосходят таковые у кремния, обеспечивая исключительную пригодность для высоковольтных, высокочастотных приложений.

2. Ключевые технические характеристики

Коммерческие SiC MOSFET-транзисторы ST охватывают диапазон напряжений от 650 В до 3300 В, с прототипами, достигающими 6500 В, что делает их пригодными для сверхвысоковольтных, мощных приложений. Их основные характеристики включают высокую напряженность поля пробоя, устойчивость к высоким температурам и отличную теплопроводность, обеспечивая стабильную работу в условиях высоких температур и суровых условий; они обладают чрезвычайно высокой скоростью переключения, с потерями на переключение, составляющими менее одной трети от потерь кремниевых IGBT-транзисторов; они демонстрируют чрезвычайно низкие потери проводимости при высоких напряжениях и токах, с общей энергоэффективностью, значительно превосходящей таковые у кремниевых устройств.

По сравнению с GaN-устройствами, SiC-устройства обладают более высокими номинальными напряжениями, превосходной устойчивостью к высоким температурам и большей мощностью, что делает их идеальными для высоковольтных, мощных приложений; их недостатки включают самую высокую стоимость устройства, строгие требования к упаковке и процессам управления, а также относительно высокий барьер для системного проектирования.

3. Основные сценарии применения

Ориентированы на высокопроизводительные, высоковольтные, мощные, высокоэффективные и высоконадежные приложения, являясь основными компонентами в индустрии новой энергии. Приложения включают основные инверторы привода для электромобилей новой энергии, бортовые высоковольтные преобразователи постоянного тока, станции сверхбыстрой зарядки, крупномасштабные инверторы для фотоэлектрической и ветровой энергетики, системы PCS для хранения энергии, высоковольтное промышленное оборудование с регулируемой частотой, тяговые системы железнодорожного транспорта и высокопроизводительное военное силовое оборудование.