電源適配器電路器件

1.電源適配器半導體器件

     功率半導體器件仍然是電力電子技術發展的龍頭,電力電子技術的進步必須依靠不斷推  出的新型電力電子器件?

     功率場效應管( MOSFET)由于采用單極性多子導電,使開關時間顯著地減小,又因其很容易達到1MHz的開關工作頻率而受到世人矚目?但是MOSFET提高器件阻斷電壓必須加寬器件的漂移區,結果使器件內阻迅速增大,通態壓降增高,通態損耗增大,所以只能應用于中小功率產品?為了降低通態電阻,美國IR公司采用提高單位面積內的原胞個數的方法?如IR公司開發的一種HEXFET場效應管,其溝槽( Trench)原胞密度已達每平方英寸1.12億個的世界較高水平,通態電阻可達3m?自1996年以來, HEXFET通態電阻以每年50%的速度下降?IR公司還開發了一種低柵極電荷(QG)的HEXFET,使開關速度更快,同時兼顧通態電阻和柵極電荷兩者同時降低,則R×QG的下降率為每年30%?對于肖特基二極管的開發,較近利用TRENCH結構,有望出現壓降更小的肖特基二極管,它被稱作TMBS溝槽MOS勢壘肖特基二極管,有可能在極低電源電壓應用中與同步整流的MOSFET競爭?

      作為半導體器件材料的硅“統治”半導體器件已有50余年,硅性能潛力的進一步挖掘是很難的?有關半導體器件材料的研究從20世紀70年代,特別是20世紀80~90年代以來,砷化(GaAs)?半導體金剛石?碳化硅(SiC)的研究始終在進行著?進入20世紀90年代以后,對碳化硅的研究達到了熱點?實驗表明,應用SiC的半導體器件的導通電阻僅為Si器件的1/200?如電壓較高的硅功率MOSFET導通壓降達3~4V,而SiC功率MOSFET導通壓降小于1V,關斷時間小于10ns?實驗表明,電壓達300V的SiC肖特基二極管(另一電極用金?鈀鈦?鈷均可)的反向漏電流小于0.1mA/mm,而反向恢復時間幾乎為零。

      一段時間曾認為砷化鎵很有希望取代硅半導體材料?現在實驗表明,碳化硅材料性能更優越?SiC的研究所以滯后于GaAs,主要原因是SiC晶體的制造難度太大?當溫度大于2000℃時,SiC尚未熔化,但到了2400℃時SC已升華變成氣體了?現在是利用升華法直接從氣體狀態生長晶體?目前的問題是要進一步改善SiC表面與金屬的接觸特性和進一步完善SC的制造工藝,這些問題預計在5~10年內可得到解決?當應用SiC制造的半導體器件得到廣泛應用時,對電力電子技術的影響將會是革命性的?

  2.新型電源適配器變壓器

      變壓器是電力電子產品或電源適配器中必不可少的部件?平面變壓器是近兩年才面世的一種全新產品,與常規變壓器不同,平面變壓器沒有銅導線,代之以單層或多層印刷電路板,因而厚度遠低于常規變壓器,能夠直接制作在印刷電路板上?其突出優點是:能量密度高,因而體積大大縮小,相當于常規變壓器的20%;效率高,通常為97%~99%;工作頻率高,從50kHz到2MHz;漏,感低(小于0.2%);電磁干擾小(EMI)等。

     壓電變壓器是應用電能一機械能一電能的一種新型變壓器,它是利用壓電陶瓷電致伸縮的正向和反向特性而制成的?兩片壓電陶瓷緊密?牢固地結合在一起,將原邊交變電壓加在一片壓電陶瓷的水平曲線上,這片壓電陶瓷將產生垂直方向的機械振動而使另一片牢固結合的壓電陶瓷跟著一起作垂直振動,此時將在其水平軸線方向上產生電壓——次級輸出電壓?目前,這種變壓器功率還不大,適用于電壓較高而電流較小的應用場合,如照明燈具的啟輝裝置。

  3.電源適配器超容電容器

     電源適配器超容電容器是電容器件近年來的較新產品?美國的麥克韋爾公司一直保持著超容電容器技術的世界地位?超容電容器采用了獨特的金屬/碳電極技術和的非水電解質,具有極大的電極表面和極小的相對距離?現在已開發?生產出多種具有廣泛適用范圍的超容電容器單元和組件,單元容量小到10F,大到2700F?超容電容器可方便地串聯組合成高壓組件或并聯組合成高能量存儲組件?超容電容器組件現已可提供650V的高壓。