2020 两会正在进行时,其中提到的一项 “关于推动中国功率半导体产业科学发展的提案”引起了业内人士的广泛讨论,“国家队都出手了,又是哪些幸运儿将被吹到天上”?


要承载荣誉,不如先坦白来说说现状。


功率半导体作为电子产品中电能转换与电路控制的核心有着无可代替的作用,其中,可控硅整流器,即 SCR(Silicon Controlled Rectifier),也称为晶闸管,在功率半导体器件中占据绝对的第一梯队位置。然而,具备中国芯的 SCR 在这领域却没有一锤定音的产品,何其不甘!


可控硅整流器具有单向导电性,与一般的二极管相比,可以对导通电流进行控制。其电路符号如下图所示:

 

 

SCR 的三个电极分别是阳极(a)、阴极(k)和控制极(g),其导通必须符合以下条件:

  • 阳极(a)电路加正向电压;
  • 控制极(g)加适当正向触发电压。

 

可控硅整流器因其功率损耗小,使得在高温时的功率密度更高。因此,在浪涌电流限制器、转换器和 SSR 等电路中能够获得更高的电流,或者在同等条件下散热相应减少,所以通常优异的可控硅整流器可以让电路维持高可靠的状态。

 

在 bom2buy 的平台上可以看到目前器件热度榜排行最高的可控硅整流器型号是 TN5015H-6G-TR(依据权威的 Findchips 的数据而来),我很好奇它到底有何优势,能占据热门器件榜首?

 

 

结合库存、价格以及供货渠道来看 TN5015H 这个器件货源稳定且这系列产品丰富,风险等级较低(1.5),但是它的价格并不是最低的,所以能占据榜首肯定不是靠拼价格,且从前 10 热门器件中可以看到 ST 的 TN5015H 这个系列器件占据了 3 个位置。

 

可控硅整流器
热度排行 厂商 型号 市场均价 风险等级
1 STMicroelectronics TN5015H-6G-TR ¥12.0095 1.5
2 LITTELFUSE NYC0102BLT1G ¥2.56 1.7
3 ON Semiconductor MCR100-6G ¥4.19 7.2
4 STMicroelectronics TN5015H-6T ¥11.65 2.1
5 STMicroelectronics TN5015H-6G ¥12.72 5.7
6 IXYS CORP MCO150-16IO1 ¥167.78 8.3
7 CRYDOM INC M505015F ¥819.08 3.6
8 IXYS CORP MCO500-12IO1 ¥1,032.89 5.7
9 WEEN BT151-500R ¥4.26 1.5
10 IXYS CORP MCC501-16IO2 ¥1,579.58 8.2

 

所以我们来解析下这颗器件,TN5015H-6G-TR 属于 ST 的 TN 系列产品,后缀 6G 对应:600V,D²PAK 封装,TR 其实是卷带发货的形式,对本身器件规格没有影响。

 

 

TN5015H 系列的几个重要参数:

  • 栅极触发电流 15mA
  • 峰值截止状态电压(闭锁电压)从 600 V
  • 最大导通状态上升电流 dI/dt = 100 A/µs
  • 最高结温为 150°C

 

那么在实际的硬件电路设计中,TN5015H 又是如何发挥作用的呢?

 

1、典型的电路是以小控大,作为开关导通,这也是可控硅整流器的基本应用。

 

 

2、其次,在基础电路上进一步深入,作为隔离式控制电路使用。比如一边是交流电源,一边是 MCU 的数字供电电源,所以需要使用隔离电路进行控制,这时可以在一端使用光二极管控制可控硅整流器,硬件电路设计如下:

 

 

3、浪涌电流解决方案。以下电路是基于仅具有分立元件的模拟控制电路,它为继电器提供了一种紧凑而可靠的替代方案,缓解绕过电源转换电路中限流电阻的浪涌电流。

 

 

除此之外,在摩托车和工业驱动装置中的稳压器、过压跨接器保护、电动工具和厨房电器中的电机控制电路,以及冲击电流限制电路中 TN5015H 都有非常广阔的应用。同时 ST 的整个 TN 系列衍生产品也非常丰富,生态的闭环解决了这系列产品的更新换代以及可能因为“天有不测风云”的供应链风险导致的一系列问题,可以做到随时替换。因此不难看出,一个热门的、被大众追捧的器件,其闪光点永远不是表面看到的那么简单,与其说是拼价格,不如说是有个好爹。

 

而今,两会中我们已经看到了“中国芯功率器件”被提上议程,尽管道路曲折未知,但我信终有一天中国芯功率器件会上热度榜 NO.1。