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射頻測(cè)試技術(shù)周（5月10-14日） 射頻專家在線分享：下一代射頻芯片、濾波器、毫米波、相控陣方案等 隨著世界圍內(nèi)中產(chǎn)階級(jí)的增長(zhǎng)以及車輛、暖通空調(diào)和工業(yè)驅(qū)動(dòng)的電氣化推進(jìn)，對(duì)電力的需求不斷增加。每個(gè)電力階段（發(fā)電、配電、轉(zhuǎn)換和消費(fèi)）的可達(dá)成效率決定了整個(gè)電力基礎(chǔ)設(shè)施負(fù)擔(dān)的增加程度。
在每個(gè)階段，低效率的主要副產(chǎn)品是熱量。在許多情況下，需要更多的能量來移除或處理這些熱量。因此，減少每個(gè)階段的廢熱產(chǎn)生可以產(chǎn)生重大影響。 隨著世界范圍內(nèi)中產(chǎn)階層的增加，汽車、HVAC、產(chǎn)業(yè)用驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)化的推進(jìn)，電力需求不斷增加。每個(gè)功率級(jí)（發(fā)電、配電、轉(zhuǎn)換、消費(fèi)）可實(shí)現(xiàn)的效率決定了整個(gè)功率基礎(chǔ)架構(gòu)的負(fù)擔(dān)程度。在每個(gè)階段，效率低下都會(huì)產(chǎn)生額外熱量，這是主要的副產(chǎn)品。在許多情況下，需要更多的能量來消除或處置這種熱量。因此，減少每個(gè)階段的廢熱的產(chǎn)生具有重大影響。 功率電子所產(chǎn)生的熱，主要是在轉(zhuǎn)換階段產(chǎn)生的，大部分是由導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗引起的。半導(dǎo)體的效率越高，產(chǎn)生的熱量就越少，能量的浪費(fèi)也就越少。效率低的半導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量不適合使用，大部分都是不必要的，但是隨著半導(dǎo)體技術(shù)和半導(dǎo)體材料的不斷改良，效率不斷提高，這樣的發(fā)熱也可以避免。 在功率半導(dǎo)體繼續(xù)發(fā)展的同時(shí)，它們?cè)诤艽蟪潭壬鲜艿浇K端市場(chǎng)需要的影響。今天，任何垂直領(lǐng)域、市場(chǎng)或應(yīng)用都有其各自的電力需求。即使在幾年前，這些不同的需求也必須用幾乎相同的基礎(chǔ)半導(dǎo)體技術(shù)--硅場(chǎng)效應(yīng)管來滿足。由于設(shè)備的限制，在所有情況下使用相同的技術(shù)只是導(dǎo)致更大或更小的損失，這取決于具體應(yīng)用；一種技術(shù)并不能應(yīng)對(duì)任何情況。 
圖1：目前的功率半導(dǎo)體技術(shù)可以滿足所有現(xiàn)有的和新的應(yīng)用當(dāng)前，電源開關(guān)有幾種不同的選擇。功率MOSFET是最基本的器件，主要用于擊穿電壓低于200V的應(yīng)用。超級(jí)結(jié)MOSFET是功率MOSFET的延伸，設(shè)計(jì)用于處理更高的電壓，具有相對(duì)較快的開關(guān)特性。IGBT被認(rèn)為是雙極晶體管和MOSFET的混合體，其開關(guān)波形最適合于硬開關(guān)拓?fù)?，并用于大功率?yīng)用。 如今，SiC和GaN等寬禁帶（WBG）技術(shù)已經(jīng)成熟，可以在適用于特定功率應(yīng)用的所有標(biāo)準(zhǔn)中與硅FET和IGBT媲美。WBG的主要優(yōu)點(diǎn)之一是其在高頻下有效切換的能力，這導(dǎo)致電源中使用的無源和磁性組件更小。此外，相對(duì)較低的反向恢復(fù)電流使它可以成為各種電源拓?fù)渲械亩O管替代產(chǎn)品，不僅可以提高整體效率，而且還可以提供全新的配置。 WBG功率晶體管的開發(fā)為原始設(shè)備制造商提供了更廣泛的開關(guān)解決方案選擇，使替代拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)更高的效率和更高的功率密度。這種選擇的廣泛性不僅在現(xiàn)有的應(yīng)用中是有利的，而且也使實(shí)際利用電力的全新方式成為可能。圖騰柱PFC拓?fù)渚褪且粋€(gè)很好的例子，可以通過選擇WBG器件使其變得更加有用和可行。縱觀當(dāng)今的許多應(yīng)用領(lǐng)域，幾乎每個(gè)領(lǐng)域都對(duì)電力電子設(shè)備有巨大的需求。在汽車工業(yè)中，動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)正變得越來越電氣化。隨著混合動(dòng)力車輛和電動(dòng)車輛的發(fā)展進(jìn)步，需要AC-DC轉(zhuǎn)換和DC-DC轉(zhuǎn)換來支持車載電池的充電和電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)?？稍偕茉丛陔娏A(chǔ)設(shè)施中占很大比例，并且預(yù)計(jì)這一比例將繼續(xù)增加。光伏發(fā)電需要逆變器，用來把直流轉(zhuǎn)換為交流電，并可以用于各種傳輸系統(tǒng)中。另一個(gè)補(bǔ)充應(yīng)用是使用電池存儲(chǔ)來穩(wěn)定電力需求。該技術(shù)取代了效率低下的煤炭和天然氣發(fā)電機(jī)，這些發(fā)電機(jī)需要在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)針對(duì)每個(gè)電網(wǎng)連接進(jìn)行物理旋轉(zhuǎn)至指定速度。 我們的發(fā)電方式正在從化石燃料轉(zhuǎn)向可再生的綠色能源，如太陽能、風(fēng)能和潮汐能。這些可再生能源的兼容性不如迄今為止在能源部門使用的天然氣和煤炭等資源。因此，每瓦特成本很高，但現(xiàn)在這種情況正在改變。電力電子設(shè)備效率的提高是太陽能和風(fēng)能變得比化石燃料便宜的原因之一。隨著WBG的出現(xiàn)和傳統(tǒng)半導(dǎo)體技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，可再生能源將成為現(xiàn)實(shí)，并將在未來的電氣化系統(tǒng)中發(fā)揮更大的作用。 電力負(fù)載所需的電壓和電流的幅度非常大，當(dāng)電能達(dá)到最終產(chǎn)品時(shí)，功率水平將降至最低。這種功率水平的控制性降低需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并被描述為傳輸?shù)淖詈箅A段。從效率的角度來看，這也是最重要的。 運(yùn)行中的電源（發(fā)電機(jī)）與使用中的耗能設(shè)備（電子設(shè)備）之比是無法形容的。預(yù)計(jì)該行業(yè)將引入數(shù)百億個(gè)新設(shè)備作為物聯(lián)網(wǎng)的一部分，但發(fā)電機(jī)數(shù)量并未相應(yīng)增加。為了維持這種趨勢(shì)，在電源生命周期的每個(gè)階段提高效率已經(jīng)變得很重要。 適用于電源應(yīng)用的WBG技術(shù)的關(guān)鍵特性包括相對(duì)較高的電子遷移率，較高的擊穿電壓，較高的耐溫性和較高的帶隙能量。這些特性使它能夠以比傳統(tǒng)的基于硅的功率晶體管更高的頻率開啟和關(guān)閉。低導(dǎo)通電阻值對(duì)于熱損耗大的功率電路也是必不可少的因素。 例如，GaN晶體管可以以MHz的速率切換數(shù)十千瓦。較高的開關(guān)頻率使GaN晶體管在RF發(fā)射器和放大器等應(yīng)用中具有吸引力，，但正是高速開關(guān)高電壓的能力使氮化鎵適用于電源電路。同樣，SiC在開關(guān)速度和電壓方面也勝過硅FET和IGBT。由于兩種品質(zhì)因數(shù)的有限交叉，SiC是GaN技術(shù)的補(bǔ)充，而不是與GaN技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)，兩者在大功率開關(guān)應(yīng)用中均有很大優(yōu)勢(shì)。WBG帶來的好處不是無代價(jià)的。不僅成本相對(duì)較高，而且SiC和GaN都需要與硅FET和IGBT不同的柵極驅(qū)動(dòng)器解決方案。幸運(yùn)的是，這些技術(shù)的供應(yīng)鏈正在迅速擴(kuò)展。很多半導(dǎo)體廠商現(xiàn)已為所有這些技術(shù)制定了技術(shù)的、策略，包括硅場(chǎng)效應(yīng)管、IGBT、SiC及GaN，以及專門設(shè)計(jì)用于支持SiC及GaN的柵極驅(qū)動(dòng)器。https://news./article/20210503-1881179射頻測(cè)試技術(shù)周（5月10-14日） 射頻專家在線分享：下一代射頻芯片、濾波器、毫米波、相控陣方案等 ======================
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