【導讀】隨sui著zhe新xin能neng源yuan汽qi車che和he電dian動dong飛fei機ji概gai念nian的de興xing起qi，在zai可ke預yu見jian的de未wei來lai裏li，電dian能neng都dou將jiang會hui是shi人ren類lei社she會hui發fa展zhan的de主zhu要yao能neng源yuan。然ran而er
，隨sui著zhe電dian氣qi化hua在zai各ge行xing各ge業ye的de滲shen透tou率lv不bu斷duan提ti升sheng，每mei年nian全quan社she會hui對dui電dian能neng的de消xiao耗hao量liang都dou是shi一yi個ge天tian文wen數shu字zi。比bi如ru在zai中zhong國guo，根gen據ju國guo家jia能neng源yuan局ju發fa布bu的de數shu據ju，2022年全社會用電量86,372億千瓦時
，同比增長3.6%
；其中，高速發展的新能源汽車在整車製造方麵，用電量大幅增長71.1%。

圖1：全社會用電量統計

（圖源：貿澤電子）

各ge行xing業ye電dian氣qi化hua進jin程cheng逐zhu漸jian深shen入ru後hou，我wo們men也ye必bi須xu要yao考kao慮lv到dao一yi個ge嚴yan峻jun的de問wen題ti，那na就jiu是shi節jie能neng。當dang前qian，任ren何he一yi種zhong用yong電dian設she備bei在zai設she計ji之zhi初chu，都dou會hui將jiang高gao能neng效xiao和he低di能neng耗hao作zuo為wei兩liang大da核he心xin性xing能neng，變bian頻pin空kong調tiao
、變頻冰箱等就是其中典型的例子。

要yao想xiang讓rang設she備bei不bu斷duan實shi現xian更geng好hao的de節jie能neng指zhi標biao，用yong功gong率lv器qi件jian取qu代dai傳chuan統tong開kai關guan是shi必bi要yao的de一yi步bu。可ke以yi說shuo，功gong率lv器qi件jian創chuang新xin的de方fang向xiang就jiu是shi為wei了le打da造zao更geng節jie能neng的de社she會hui。在zai這zhe裏li，我wo們men將jiang重zhong點dian為wei大da家jia推tui薦jian幾ji款kuan貿mao澤ze電dian子zi官guan網wang在zai售shou的de功gong率lv器qi件jian，讓rang大da家jia有you一yi個ge直zhi觀guan的de感gan受shou：功率器件能夠幫助大家成為節能達人。

降功耗、提密度是IGBT的優勢

功率器件是半導體行業裏麵的一個重要分支，大量應用於消費電子、工業控製、交通能源、電力電網和航空航天等領域。從具體的設備來看，小到個人用手機和電腦的電源
，大到電動汽車、高速列車、電網的逆變器，基本都是以功率器件為核心設計實現的。

在功率器件普及之前，各行各業靠低效、笨重的開關來控製電能
，功率器件可以通過切換電路來控製電流，從而取代開關。相較而言，功率器件的優勢包括開關速度快、開關損耗小、通態壓降小、耐高溫高壓，以及功率密度高等。功率器件的典型性能優勢決定了，這些器件能夠從設備運轉、設備待機和設備體積等多方麵實現能耗的降低。

功率器件主要分為二極管
、三極管
、晶閘管、MOSFET和IGBT等。其中，IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor
，絕緣柵雙極型晶體管）是MOSFET（場效應晶體管）和BJT（Bipolar Junction Transistor，雙極晶體管）的結合體，因此既有MOSFET的優勢，也有BJT的優勢。綜合而言，IGBT的優勢包括高電流、高電壓、高效率
、漏電流小、驅動電流小、開關速度快等

，被廣泛應用於電力控製係統中。

在低碳浪潮中，IGBT受到了熱捧
，其不僅器件可靠性更高
，並且相較於傳統的MOSFET
、BJT
，擁有更低的漏電流，因此器件損耗更低，在具體的使用過程中，借助IGBT隻需要一個小的控製信號就能夠控製很大的電流和電壓，在節能的同時也顯著提高了係統的效率。目前，IGBT器件依然在借助新工藝和新模塊方案來進一步降低係統的能耗。

接下來我們將為大家重點介紹一款IGBT智能功率模塊（IPM），來自製造商ROHM Semiconductor
，貿澤電子官網上該器件的料號為BM63574S-VC。

圖2：BM6337x/BM6357x IGBT智能功率模塊

（圖源：貿澤電子）

BM63574S-VC是整個BM6337x/BM6357x IGBT智能功率模塊陣營中的其中一款，這些IGBT IPM產品由柵極驅動器
、自舉二極管、IGBT和再生用快速反向恢複二極管組成，工作電壓為600V，可支持的集電極電流最高可至30A。

通過下圖可以看到，這些600V IGBT IPM具有三相DC/AC逆變器、低側IGBT柵極驅動器（LVIC）

、高側IGBT門驅動等功能單元。其中
，低側IGBT柵極驅動器除了承擔驅動電路的角色，還提供短路電流保護（SCP）、控製電源欠壓鎖定（UVLO）
、熱關斷（TSD）、模擬信號溫度輸出（VOT）等保護功能；高側IGBT門驅動器（HVIC）基於SOI（絕緣體上矽）工藝，除了本身的驅動電路

，還提供高電壓電平轉換、自舉二極管的電流限製、控製電源欠壓鎖定（UVLO）等功能。

圖3：BM6337x/BM6357x IGBT

智能功率模塊係統框圖

（圖源：ROHM Semiconductor）

可以說，BM6337x/BM6357x IGBT智能功率模塊除了發揮IGBT本身的優勢之外，也進行了很多針對性的創新。比如
，在高側IGBT門驅動器上采用SOI工藝，提高了開關頻率和功率密度
，降低了係統功耗，並簡化了電路設計；高側IGBT門驅動器中內置自舉二極管，可由自舉二極管供電
，節省PCB麵積並減少元件數量；另外，高側和低側IGBT門驅動器均有欠壓鎖定功能，能夠防止IGBT模塊工作在低效或危險狀態。

圖4：BM6337x/BM6357x IGBT

智能功率模塊典型應用電路

（圖源：ROHM Semiconductor）

這些600V IBGT IPM非常適用於AC100至240Vrms（直流電壓：小於400V）類電機控製應用以及空調
、洗衣機或冰箱用壓縮機或電機控製等其他應用。

SiC讓節能增效更進一步

congchanyefazhanxianzhuanglaikan
，muqianguishizhizaoxinpianhebandaotiqijianzuiguangfandeyuancailiao
，juedaduoshudeqijiandoushijiyuguicailiaozhizao。buguo

，youyuguicailiaobenshendexianzhi，yincixiangguanqijianzaigaopinhegaogonglvyingyongfangmianyufafali，yiSiC（碳化矽）為代表的第三代半導體大功率電力電子器件則是一個很好的補充。

根據市場調研機構Yole的統計數據，2021年全球SiC功率器件市場規模為10.90億美元
，預計2027年市場規模將達到62.97億美元。之所以能夠有如此快速的增長
，離不開SiC功率器件的優良性能。SiC功率器件又被稱為“綠色能源器件”，可顯著降低電子設備的能耗。

圖5：全球SiC功率器件市場規模

（圖源：Yole）

綜合而言，SiC功率器件有三大方麵的性能優勢。

#1 其一是材料本身，作為寬禁帶半導體材料的代表
，SiC具備良好的耐高溫性、耐高壓性和抗輻射性，顯著提升器件功率密度；

#2 其二是SiC功率器件擁有高擊穿電場強度特性，有助於提高器件的功率範圍，降低通電電阻
，使其具備耐高壓性和低能耗性；

#3 其qi三san是shi高gao飽bao和he電dian子zi漂piao移yi速su率lv特te性xing，意yi味wei著zhe更geng低di的de電dian阻zu，得de以yi顯xian著zhu降jiang低di能neng量liang損sun失shi，簡jian化hua周zhou邊bian被bei動dong器qi件jian。也ye就jiu是shi說shuo

，無wu論lun是shi器qi件jian本ben身shen


，還hai是shi基ji於yuSiC功率器件構建的電力係統
，都會具備高能效、高功率密度的顯著優勢。

下麵我們就來為大家推薦一款具備上述優勢性能的SiC功率器件
，來自製造商ROHM Semiconductor，貿澤電子官網上該器件的料號為SCT3060ARC14，屬於ROHM Semiconductor SiC 4引腳溝槽式MOSFET中的一款。

圖6：ROHM Semiconductor SiC 4引腳溝槽式MOSFET（圖源：貿澤電子）

ROHM Semiconductor SiC 4引腳溝槽式MOSFET原理上在開關過程中不會產生拖尾電流
，可高速運行且開關損耗低。因此與傳統的矽解決方案相比，SiC MOSFET具有更低的導通電阻和更快的恢複速度。

這些SiC MOSFET采用TO-247-4L封feng裝zhuang，這zhe是shi一yi種zhong高gao效xiao的de封feng裝zhuang方fang式shi，具ju有you獨du立li的de電dian源yuan和he驅qu動dong器qi源yuan極ji引yin腳jiao，通tong過guo開kai爾er文wen源yuan極ji引yin腳jiao將jiang柵zha極ji驅qu動dong回hui路lu與yu電dian源yuan端duan子zi分fen開kai。因yin此ci，由you於yu源yuan電dian流liu的de上shang升sheng，導dao通tong過guo程cheng不bu會hui因yin電dian壓ya下xia降jiang而er減jian慢man，從cong而er進jin一yi步bu顯xian著zhu降jiang低di導dao通tong損sun耗hao。

圖7：ROHM Semiconductor SiC 4引腳溝槽式MOSFET引腳示意圖（圖源：ROHM Semiconductor）

這些SiC MOSFET提供650V和1200V兩種型號
，是服務器電源
、太陽能逆變器和電動汽車充電樁的理想選擇，當然也可以將其應用於DC-DC轉換器
、開關電源和感應加熱等應用方向。

傳統功率器件的節能趨勢

上麵我們已經提到了，功率器件的種類非常豐富
，為了滿足行業對節能增效的需求，不隻是IGBT和SiC MOSFET這樣的熱門器件在不斷更新迭代，傳統功率器件也在進行積極創新。

目前，功率器件的創新點有很多。比如SiC和GaN（氮化镓）這些屬於材料級別的創新；也有結構和工藝的創新，異質結構器件、複合型器件、磁隔離型器件等都是較新的器件結構，製造工藝和封裝工藝也在不斷升級；當然，還有智能化和可重構的趨勢，讓功率器件的使用可以更加靈活。

接下來我們通過一顆具體的器件來看一下，該器件來自製造商Nexperia，貿澤電子官網上的料號為BC857BW-QX。

圖8：BC857BW-QX

（圖源：貿澤電子）

BC857BW-QX為一款PNP通用晶體管，其具有低電流和低電壓特性，最大電流為100mA，最大電壓為65V，可以幫助係統具備低功耗的優勢。

除了器件本身的特性，BC857BW-QX在封裝方式上采用SOT323表麵貼裝的方式，這是一種非常小的封裝方式，並且由過去數十年來一直使用的SOT23封裝發展而來，因此具備小型化和高可靠的優勢。所以
，從器件本身來說，BC857BW-QX是一顆小型化和低功耗的器件
，也能夠在係統中發揮同樣的優勢，幫助打造高功率密度的產品。

BC857BW-QX符合AEC-Q101車規級認證，適用於汽車應用中的開關和放大應用。

智能化和可重構是未來的大趨勢

上述內容我們主要通過功率器件的材料、結構
、fengzhuanghemokuaidengfangxianglaichanshugonglvqijiandedigonghaofazhanqushi，zheyangdexingnengyoushirangdajiazaishiyongguochengzhong，keyijiaoweicongrongdiyingduiyuelaiyueyankedegaonengxiaoyaoqiu
，chengweishehuiyingyongchuangxinzhongdejienengdaren。

麵向未來，除了從器件本身和應用電路方麵繼續突破以外，功率器件也必須要更重視和人工智能、物聯網技術的結合
，需要具有智能化和可重構的特點，以適應智能化、自適應的電力電子應用。當具備這樣的優勢之後，功率器件將能夠賦能更多的終端領域，開啟節能、高效
、智能的新時代。

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