綠能萬瓦級汽車電動馬達驅動電子電路系統

過去十年間，汽車電子應用有十足進展，隨著針對節能減碳的油電混合動力車款推出，電子應用領域更進一步延伸至動力系統中，而油電混合車為了降低能源需求與汙染的問題，低速時將需要更高電壓(600 V)來驅動並直接升壓推動馬達。氮化鎵材料的成本與製程技術已經趨於成熟，氮化鎵材料先天的材料優勢如:高抗熱、高崩潰電壓、高電子飽和速度、優秀壓電效應產生的高電流密度，使得氮化鎵高速場效應電晶體的導通電阻只有傳統矽基板功率電晶體的百分之二，使其具有相當大之潛力在未來高速、高功率的切換式汽車電源供應器。本計畫由高散熱碳化矽基板磊晶技術開始，在氮化鎵緩衝層與主動層設計與磊晶品質最佳化，降低汽車電子元件漏電流與增加元件系統效率，配合增強型氮化鎵場效應電晶體開發，製作出300V 升壓至600V 之電壓升壓單晶片。封裝部分將提出一覆晶架構，即是將高壓元件或是其他控制與系統調變晶片，以覆晶的方式將晶片覆晶在子基板上，利用電柱或金球連結子基板與晶片的電極，形成一散熱的管道，因此綠能汽車電子系統通常是使用於高功率的環境，所以使用覆晶技術可增加散熱能力提高耐用度等優點並搭配抗靜電封裝技術整合。系統整合部分將採用本計畫所開發之氮化鎵電晶體做為電動車的馬達驅動開關元件，研究重點將以開發出具有高頻切換、高功率(20kW)及高電壓(＞600V)的高效能電動車驅動電路為主。此外，為了避免電晶體以高頻切換時，因為線路寄生電感引起的暫態電壓，功率電晶體的驅動電路設計上，將採用具柔性切換能力之電流源型變流器。功率可逆型升壓轉換器的主要目的是將電動車蓄電池的電壓提升至600V 以上，用以驅動電動車馬達，並可將馬達煞車時轉子所儲存的動能回充至蓄電池，增加電動車的續航力。整合上述的計畫成果完成一個以高效率碳化矽基板上氮化鎵高壓元件為基礎之具高壓、高頻切換之高效能萬瓦級電動車馬達驅動電路，且此電路也具有高抗靜電能力之封裝整合系統，對於車用電子或是高功率直流/直流轉換電路應用上來說不僅整體電路晶片化而達到小體積外也可達到綠色節電的效果。

系統編號:PB10107-0512
原計畫編號:NSC101-2632-E182-001-MY3