核心提示: “相对普通电力电子器件而言,照明应用要求器件参数随温度的变化率尽可能小;目前,国内功率器件厂商正向高端产品线迈进,力图改变我国高端电力电子器件市场被国外大厂所左右的格局。”
“相对普通电力电子器件而言,照明应用要求器件参数随温度的变化率尽可能小;目前,国内功率器件厂商正向高端产品线迈进,力图改变我国高端电力电子器件市场被国外大厂所左右的格局。”——深圳深爱半导体有限公司副总工程师兼技术中心主任 汪德文
据统计,照明用电约占全球用电总量的两成,因此,使用绿色照明产品,降低照明领域的耗电对于全社会的节能减排具有重要意义。
照明应用强调器件温度特性
在生活中应用较为广泛的绿色照明产品有紧凑型节能灯(CFL)、电子镇流器(Ballast)和石英灯电子变压器三种。对这三种产品而言,电力电子器件都是核心器件。根据不同的解决方案,电力电子器件对整个照明灯具的工作频率、效能、使用寿命都具有决定性的作用。同时,就成本而言,电力电子器件也在整体成本中占有相当大的比例,如在紧凑型节能灯中,每只节能灯要用两只电子电力器件,在成本上为仅次于灯管的组件。
绿色照明灯具在使用上有地域广阔、安装条件不一的特点,其应用的环境差异很大。如我国东北地区或北欧的冬季十分严寒,室内温度也可达-15℃到-20℃(室外温度过低,一般不推荐使用);而在酷暑的热带地区,室温可达40℃;在密闭的灯筒内,作为开关控制的功率器件壳温可达140℃。从其负载看,灯管、灯泡为气体放电灯,具有不同于容性、感性负载的特性,在启动初期要求较高的电压和较大的电流;从工作特点来看,电力电子器件主要作为电子开关。因此,对照明应用领域的器件而言,除了要求电流特性好、击穿电压高之外,还要求开关参数一致性好,同时对温度特性也有特别要求,要求参数随温度的变化率尽可能小。当然,作为非耐用性的民用产品,绿色照明用的器件还要求成本低、性价比高。
国产器件占据中低端市场
目前,绿色照明领域的电力电子器件主要有BJT(双极型晶体管)、MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)及一体化IC(集成电路)等三种应用解决方案,IGBT(绝缘栅双极型晶体管)由于成本问题在照明领域使用较少。其中双极型晶体管为国内半导体厂商的主线产品,占据主要的市场份额,MOSFET则被国外企业占有了主要的市场份额,国内厂商正处在发展阶段,尚未成为主流供应商,而一体化IC则以国外厂家为主。
就双极型晶体管而言,国内厂商主要采用三重扩散方案,主要为4英寸、5英寸生产线,而国外厂商有三重扩散和多层外延两种方案,主要为5英寸或6英寸生产线。在MOSFET生产方面,生产工艺技术还在快速发展,各厂家拥有各自的技术特点,其中英飞凌的CoolMOS技术比较有特点,在导通电阻上具有一定的优势。封测领域的核心技术相较于芯片制造而言,国内厂商与国外厂商差距较小,基本与世界先进水平接近;同时,国际大厂也纷纷在中国投资设厂。在照明领域,芯片设计技术和工艺水平不断提升,由于缩小体积和降低成本的要求,产品逐渐向小型化和表面贴装发展。初期的封装形式大多为直插TO-92/126/251/220,而现在自动插件的TO-92编带产品和TO-252(IPAK)、TO-263(D2PAK)产品已经占有一定的比例。
相对而言,国内芯片生产线因设备年代较久,在设备折旧上有优势,再加上劳动力成本较低,因此具有一定的成本优势。
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