2022-08-03 09:54:36mingLED

第三代半導體-提升用電效率

第三代半導體-提升用電效率

大家所熟知的矽(Si)是第一代半導體,第二代砷化鎵(GaAs)主要用於通訊射頻元件,第三代半導體,又稱「寬能隙半導體」,則以碳化矽(SiC)與氮化鎵(GaN)為主。

具有高頻、高功率、高電壓及耐高溫的特性,在5G、電動車、再生能源、工業4.0及航太發展中扮演不可或缺的角色。

「能隙」(Energy gap)指讓一個半導體「從絕緣到導電所需的最低能量」,第一、二代半導體屬低能隙材料,施加一個小電壓即能迅速啟閉電源,數值分別為1.12 eV和1.43 eV。

第三代半導體的能隙高,SiC和GaN分別達到3.2eV、3.4eV,因此不會輕易從絕緣變成導電,特性更穩定,能源轉換效率也更好。

傳統的矽若運用於功率元件,因材料的物理特性已達極限,難以提升電量和速度,且一旦操作溫度超過100度也容易發生故障,難以符合未來世代高能效與低能耗的需求。

第三代半導體可以透過更高的操作電壓帶來更高的功率並降低能損,且其導熱快,體積也可大幅縮小。

如特斯拉便導入許多車用SiC元件,GaN快充與變壓器也將逐漸成為家庭的標準配備。

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