Широкозонные полупроводники для силовой электроники: сравнительные свойства, применения и надежность приборов на основе GaN и SiC

Широкозонные (WBG) полупроводники, такие как нитрид галлия (GaN) и карбид кремния (SiC), произвели революцию в современной силовой электронике, обеспечив создание приборов, работающих при более высоких напряжениях и температурах, а также на более высоких частотах переключения, чем кремниевые аналоги. В статье рассматриваются свойства материалов, архитектуры приборов, технологии изготовления и стратегии управления тепловыми режимами, определяющие характеристики технологий GaN и SiC. Выделены ключевые компромиссы между GaN и SiC с точки зрения способности блокировать напряжение, эффективности переключения и термической стойкости, а также обсуждается их применение в электромобилях, системах возобновляемой энергетики и преобразователях мощности. Анализируются тенденции внедрения на рынке и производственные проблемы с уделением внимания соотношению стоимости и эксплуатационных характеристик, а также инновациям в области корпусирования. Наконец, рассматривается критическая роль теплового межфазного сопротивления и перспективных решений для повышения надежности, что позволяет оценить дальнейшие направления исследований и коммерциализации приборов на основе WBG.