創新的深溝製程讓功率轉換的效率提升
作者：二極體事業部總監 Timothy Chen 博士，Diodes Incorporated 電源與效率逐漸成為高電壓產品應用的代名詞。電源管理電路是由轉換階段的效率以及耗損能源的成本來衡量，因為損耗經常以熱能的形式出現，必須花費額外的成本來散熱。 幾乎所有應用都需要進行某種形式的電源管理或轉換，無論是交流轉直流、直流對直流，或在某些情況下是直流轉交流 (例如太陽能發電場)。在每個階段都有可能出現低能源效率的狀況，而電壓越高，損耗也越高。在許多情況下，降壓的電壓差可能會非常大，需要好幾個級數，每一級都會產生能源效率的損耗。 為了解決電源管理中的效率問題，半導體產業已聚焦於極低的電晶體層級。針對功率電晶體雙極採用 FET 技術之後，下一步就是發展出能提供更多優勢的製程。其發展成果就是溝槽 (Trench) 技術，後來在功率半導體中廣泛採用，取代了平面技術。相對於平面電晶體的「平坦」形式，溝槽技術採用「三維」的立體方式來製造電晶體。在邏輯等低電壓產品應用中，平面技術仍佔有主導地位，但如果是電源裝置應用，溝槽技術的效能在切換參數和電流處理方面優於前者。這主要是因為溝槽技術具備較低的導通電阻；這項功能在功率切換方面擁有許多優點。 除了開關電晶體之外，許多管理或轉換高電壓的應用也需要功率二極體。事實上，二極體能用來當作阻隔、反向保護和整流器裝置，因此成為所有離散半導體中很多功能的一種。在功率應用中所需二極體的範圍可能會很廣泛，因此，重點在於選用的產品要盡可能提供極高的工作效率。 新興應用領域的一個例子就是固態照明。由於本身效率佳，有越來越多 LEDs 燈用於取代鹵素或白熾燈泡，但 LED 燈實質上屬於二極體，因此只能以一個方向導電。當然，傳統燈具電路是透過交流電流運作，因此若要使用 LED 燈，就必須將供電源整流為半波。顯而易見的解決方案，就是使用整流二極體來改變負半週期的極性，不過，為了不犧牲使用 LED 燈的優點，必須使用能提供極佳效率的二極體。 Diodes 的 超級勢壘整流器 (Super Barrier Rectifier) 系列採用該公司專有的深溝 (Deep Trench) 製程，並發展成為能提供極低的低順向壓降 (僅 0.…
