Si/SiC/GaN各擅勝場　功率開關元件選用要仔細

電源轉換器所使用的功率開關元件一直以來都採用矽(Si)半導體材料為主，但是隨著越來越多苛刻的應用與需求，矽半導體材料發展也趨近於材料本身的極限，使得矽功率開關元件已經無法完全符合需求。為了符合電源轉換器設計的需求，近年來寬能隙材料諸如碳化矽(SiC)和氮化鎵(GaN)應運而生並且已被成功地商品化，本文探討電源轉換器設計者應該是沿用矽功率開關元件，還是轉而選用寬能隙功率開關元件，先由矽和寬能隙材料的特性進行比較，再進入討論CoolMOS，CoolSiC和CoolGaN的應用和定位，提供設計人員參考來選擇合適的功率開關元件。

目前，市場上絕大部分的功率元件從20V到數kV都是以矽的技術為基礎，當矽的技術到達其極限，材料性質就會限制住功率半導體元件的效率提升空間，金氧半場效電晶體(MOSFET)是最常見的功率半導體元件，其導通電阻受限於崩潰電壓，也就是磊晶層的特性，導通電阻的公式如公式1：
                               
　公式1

簡化之後，就是「矽的極限」關係式