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歷史雜誌

依專輯名稱關鍵字搜尋或依年份搜尋，年份輸入範例202406

作者:魏拯華、李隆盛電動車用馬達驅控功率模組技術之關鍵零組件開發

在高效能車用電動馬達系統中，高效能的高功率電晶體與高功率二極體是該系統的核心元件以及能量損耗所在之處。因此本文章針對高效能功率元件作為切入點，對於矽基與寬能隙半導體（氮化鎵、碳化矽）材料所做元件之性能優勢、缺陷作分析。最後挑選出較為適用於電動車的功率電子元件技術。

作者:陳柏志、鄭泗東、鄭詠仁、陳俊漢、顏鴻程、翁英哲氮化鎵功率元件之散熱封裝技術

在本文中，為提升氮化鎵功率元件的效能，我們開發一種具有新式封裝的矽基氮化鎵高電子遷移率電晶體（GaN HEMT）元件。為增進此元件的散熱性能，特別設計了一個具有V型凹槽的銅基板，使元件貼附在V型凹槽中，並且承載在TO-3P的導線架上。封裝結構設計在元件的周邊表面上以提升矽基板的散熱效果，並研究結構設計與製造程序對元件效能與熱阻的影響。使用紅外線熱影像儀與微拉曼光譜儀來實際量測元件之溫度分布及傳熱情形，並比較兩種量測方法的實驗結果。由實驗結果得知，此單晶片在100 V的汲極偏壓下具有22 W的功率散逸。在提升氮化鎵電晶體的散熱性能之後，將進一步使採用氮化鎵功率元件的變頻器的效率更高、體積更小，達成節能減碳的目標。

作者:彭明燦、吳至強、成維華車用氮化鎵功率模組之技術進展

氮化鎵功率模組為次世代功率模組，其高速切換、高效率和體積小的特性，能進一步提升電動車驅動系統的性能而增加續航力，及縮小馬達控制器和散熱系統的體積重量。其中矽上氮化鎵（GaN-on-Si）元件更可利用量産成熟之低成本、尺寸大的矽晶圓來製作氮化鎵功率元件而迴避純粹氮化鎵晶圓所有較昂貴的問題，矽上氮化鎵（GaN-on-Si）元件為目前研究的主流也是相關車廠投入新功率模組的研究焦點。近年氮化鎵高頻元件已發展應用有成，但如何將氮化鎵元件的功率進一步推入車用等級及提高可靠度則有待研究團隊持續努力，能否將可用規格落實為成功應用於電動車驅動的關鍵。

作者:崔燕勇、葉保杰一噴灑頭式MOCVD反應器之流場及GaN薄膜成長模擬分析

本研究利用計算流體力學的方式分析探討一新型垂直噴灑式MOCVD反應器之熱流場及GaN薄膜成長效能，此參考模型係經濟部矽基氮化鎵LED科專計畫與工研院共同開發的噴灑頭式反應器，反應器成分氣體之擴散可藉由數值方法對各輸送方程式求解。首先針對噴灑頭內不同氣體通過之多個同心圓管道流量分布的均勻性做探討，其次利用氣相反應及表面反應的化學動力模式對GaN在晶圓表面的沉積速率做預測，透過改變反應腔體內的壓力及承載盤的轉速，探討這些參數對薄膜成長的影響，並從所觀察到的腔內流場對所得的結果做出說明。

作者:鄭時龍、吳至強、成維華氮化鎵功率電晶體之電性萃取

本研究檢測氮化鎵FET之輸出電性特性。電性特性量測包含ID-VD特性曲線、臨限電壓及功率寄生電容的量測。透過ID-VD特性曲線量測可以檢知功率電晶體最大飽和電流、轉角電壓及導通電阻等特性；臨限電壓量測可以檢知多少閘極偏壓下能使功率電晶體導通；寄生電容量測則可以得知功率電晶體寄生電容影響功率電晶體的開關切換速度。量測的電性特性規格建立在參考市售的加強型、空乏型MOSFET及加強型氮化鎵FET。比較目前加強型氮化鎵FET及交大實驗室所研發空乏型NCTU氮化鎵FET之輸出電性特性。透過建立一套標準規格的電性量測可以提供設計上所需的必要資訊，並可將量測的電性參數建立至元件等效電路模型以模擬實際電路。高功率的輸出應用勢必需並聯多個功率晶體，因此晶體的電性萃取、參數的差異篩選及電性特性模型建立對於晶體的並聯均流在功率系統中是一門相當重要的議題。

作者:林義鈞、黃智勇、林士欽、陳冠州、李昌駿、劉彥禹超晶格多層薄膜應力模擬分析技術

高電子遷移率電晶體因為其具有電流穩定性以及承受高崩潰電壓的能力，在高頻、高功率的應用上有極大的潛力，但結構缺陷及磊晶薄膜應力太大，容易造成特性劣化。本文是以超晶格多層薄膜堆疊調控之技術手段，達成降低頂層氮化鎵薄膜應力之功效，以解決磊晶結構缺陷及元件特性劣化之問題。在超晶格多層薄膜應力模擬分析實驗架構分成三部份，第一部份比較不同製程溫度，第二部份比較不同超晶格結構層數，第三部份比較不同超晶格結構厚度，從以上模擬分析結果得到，隨著超晶格結構層數增加，頂層氮化鎵薄膜應力會有下降的趨勢。

作者:呂建興全球化合物半導體設備市場及產業發展趨勢

半導體設備領域的製程技術相當複雜，長期以來由美國、日本和歐洲的廠商所壟斷。尤其在COVID-19、俄烏戰爭與全球通膨的影響之下，近年在各關鍵領域皆有國內外企業及廠商尋求突破，也因此逐漸地填補設備自主開發的缺口。以晶體生長和加工設備為例，其產品使用技術涵蓋材料科學、熱力學、自動控制、機械加工與設計和半導體物理等多種專業領域，需要應用熱流分析、智慧製造、精密傳動等多項技術。