보여줘, 에너지정보 전자제품 전력 효율화 필수품 전력반도체

모바일 기기와 전기차가 많이 보급되면서
주목받는 반도체 분야가 있어요.
바로 전력 반도체인데요.

최근에는 대규모 AI 모델을 운영하기 위한 대형 데이터센터와
친환경차 전환을 위한 전기차 보급이 증가해 중요성이 더 커지며
차세대 전력반도체까지 등장했습니다.

전 세계 기업들은 물론,
각국 정부에서도 관심을 가지고 지켜보는 차세대 전력반도체!

[세세]
어려워 보이는 내용이지만 세세만 믿고 따라오세요~!

전력반도체란?

[전력반도체]
전자체품에 탑재돼 전력 손실을 최소화하고 전력 효율을 높이는 역할을 하는 반도체 제품
· 고전압 및 고전류 제어를 통해 안정적 전력 공급이 가능
· 가전제품부터 태양광 및 풍력발전소, 전기 자동차, 에너지 저장장치(ESS) 등 각종 전력 공급 장치 분야에서 활용되는 핵심 부품

우리 주변에서 활약하는 전력반도체
태양광 패널에서 생성되는 고전압의 전기를 일반 가정에서 사용할 수 있도록 전압을 낮추는 전력변환기인 인버터의 핵심 부품 중 하나로, 직류(DC)를 교류(AC)로 변환하는 과정에서 전력 손실을 줄이고 변환 속도를 높일 수 있어요.
· 전기자동차의 배터리 전력을 모터에 효율적으로 전달:
자동차 연비 & 주행거리 UP

· 전력반도체의 고성능화와 고집적화를 통해 기기의 소형화와 경량화가 가능:
제품 경쟁력& 소비자 편의성 Up!

그러나, 한게에 부딪힌 전력반도체
[실리콘 = 반도체]
- 전력반도체의 주재료는 실리콘(Si)으로, 전 세계 반도체의 95%가 실리콘을 사용해요. 하지만! 실리콘은 150도를 넘기면 반도체 성질을 잃어버립니다.
- 전기차 등 다양한 디바이스의 전동화로 전력 반도체에 더 많은 기능이 요구되고, 배터리 탑재로 전압도 강해지고 있는데요.
- 더 많은 전압을 처리하기 위해 등장한 소재가 바로 차세대 전력반도체 소재입니다!

대표적인 차세대 전력반도체 SiC와 GaN
[탄화규소 - 실리콘 카바이드 : 실리콘에 탄소를 결합한 화합물]
[질화갈륨 - 갈륨 나이트라이드 : 갈륨과 질소를 합친 화합물]

차세대 전력반도체의 특징

절연파괴전계 : Si 실리콘 - 0.3, SiC 실리콘 카바이드 - 3.0, GaN 갈륨 나이트라이드 - 3.3
열전도도(W/mK) : Si 실리콘 - 150, SiC 실리콘 카바이드 - 230, GaN 갈륨 나이트라이드 - 230
최대 동작온도(도) : Si 실리콘 - 150, SiC 실리콘 카바이드 - 400, GaN 갈륨 나이트라이드 - 800

실리콘에 비해 10배이상 높은 절연파괴전계*
*절연파괴전계: 반도체의 성질을 유지할 수 있는 최대 전압

고온에서 열이 발생하더라도 열전도도가 높아 적은 에너지로도 냉각이 가능함
최대 동작 온도가 높아 실리콘보다 더 오래 버틸 수 있음 실리콘(150도) - 탄화규소(400도) - 질화갈륨(800도)
극한의 환경에서도 동작하여 대전력·고전압 전력기기에 대한 수요에 대응 가능!

우리의 일상과 산업 전반에 걸쳐 전력 효율을 극대화하는 데 필수적인 역할을 하는 '전력반도체' 지속적인 투자와 연구로 에너지 절약과 효율에 큰 도움을 주길 기대합니다!