2018功率半導體材料(氮化鎵&碳化矽)應用元件國際論壇
2018 Symposium on High Power Semiconductor Materials (GaN & SiC) and Devices
學生論文海報競賽徵文啟事
Poster Competition
一、 會議主題:
全球晶片製造業創新研究發展重點之一在於次世代電力電子及射頻功率元件製造技術,由於矽(Si)材料已接近其理論上的性能極限,具寬能隙(Wide Band Gap; WBG)特性之功率半導體材料及元件技術,將成為次世代功率電子產品及應用重要平台。國家中山科學研究院執行政府晶片及半導體產業科技研發專案,進行高功率模組應用之半導體材料及元件製造技術開發,為台灣功率半導體產業注入一股新動能。為推廣國內學術研究單位投入功率半導體材料及高功率模組電力電子應用相關研究,將於2018功率半導體材料(氮化鎵&碳化矽)應用元件國際論壇活動配合舉辦學生論文海報競賽,期能促成我國學研各界交流研討及合作研究。
二、 會議時間:107年10月18日(四)
三、 會議地點:集思交通部會議中心-國際會議廳(台北市杭州南路一段24號)
四、 主辦單位:國家中山科學研究院、台灣經濟研究院
五、 學生論文競賽主題說明
(1) 功率電子元件技術:
本主題範圍涵蓋各類功率電子元件的最新發展與新型材料元件應用研發,特別是碳化矽/氮化鎵功率電子相關之技術、新型材料、物理與可靠性分析等等,包含(但不限定)以下領域之論文:(1) 高電子遷移率材料; (2) 功率電子元件製造技術; (3) 元件結構設計與模擬; (4) 元件可靠性分析與壽命預估。
(2) 功率電子封裝與功率模組應用技術:
本主題範圍涵蓋功率電子元件之散熱封裝及電源轉換功率模組應用技術研發,特別是碳化矽/氮化鎵功率電子封裝設計與模擬、電路構裝散熱分析與量測;以及碳化矽/氮化鎵功率模組/電源轉換應用相關之模組電路架構設計與製造、應用電路效能分析等等,包含(但不限定)以下領域之論文:(1) 功率電子封裝材料; (2) 模組構裝散熱分析與量測; (3) 功率模組設計技術; (4) 電源轉換器應用研發。
(3) 新穎功率半導體材料與元件分析技術:
本主題範圍涵蓋功率電子材料或元件相關之檢測分析及檢測技術最新發展與應用,包含(但不限定)以下領域之論文:(1) 材料影像分析技術:SEM、AFM、C-AFM、SCM、STM、SSRM、MFM、TEM 及 SNOM; (2) 材料晶體結構分析技術:TEM 及XRD; (3) 材料成分分析技術:EDS、AES、XPS、SIMS 及 FTIR。
六、 投稿原則:
(1) 欲投稿者請先至下列網址登記:https://goo.gl/qGt1fF
(2) 格式:論文以中英文撰寫均可、A4紙 single-space two column、字體大小10之格式打字,圖、文合計以4頁為限。
(3) 投稿方式:一律以 pdf 格式投稿至E-mail: d32955@tier.org.tw。
(4) 日期:即日起開始受理投稿;徵文截止日期至2018年8月24日;預計2018年9月10日前通知論文審查結果。
(5) 發表方式:本次競賽之投稿論文皆以壁報方式發表,中、英文解說皆可。
(6) 論壇當日將會進行投稿者之論文海報展覽,請自行設計並輸出海報(海報尺寸將會另行告知),並於會議當日指定時間至現場張貼,並於海報交流時間於自己的海報前為與會者及評審提供解說。
Post time: 2018年10月18日(星期四)10:40~11:10
七、 評分方式:
評分項目將分為論文內容( 60% )與現場答詢( 40% )兩部分,分別由兩組評審委員給分之總和為該論文之總得分,得分由高至低排序,若總得分相同,則由原創性部分的得分高低決定名次之先後次序。
八、 獎勵方式:
各主題將不分領域擇優評選取前6名,頒發獎狀及獎金以玆鼓勵,並於論壇會閉幕時頒獎。
(1) 頭等獎:獎金10000元,一名
(2) 特優獎:獎金6000元,二名
(3) 優等獎:獎金3000元,三名
九、 聯絡人:
(1) 台灣經濟研究院 李宜軒 副組長
電話:02-2586-5000 #808
EMAIL:d32955@tier.org.tw
(2) 台灣經濟研究院 黃威菁 行政助理
電話:02-2586-5000 #875
EMAIL:d33581@tier.org.tw
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很興奮能來 Formula MASTERS 當見習生,感謝 「 王藝傑教練 與 Ian Geekie 賽事總顧問 」的幫忙,讓我有這難得的機會參與盛事!
很高興認識台灣方程式之子林帛亨的前首席技師 「 黃千祐 」大哥。
還有對台灣方程式做出最大貢獻的 KRC 車隊總監「 康家源 」大哥。
獲益良多的ㄧ天、很期待明天的賽事!
Audi R8 LMS Cup 10月15日至16日再度於屏東大鵬灣國際賽道舉行,今年Audi R8 LMS Cup眾家車手換上全新第二代R8 LMS GT3,馬力更強,直線與過彎速度更快,因此競爭更為激烈。
F1,中文稱為『一級方程式錦標賽』,是英文Formula 1 Grand Prix的簡稱,目前這項比賽的正式全名為『FIA Formula 1 World Championship』一級方程式賽車世界錦標賽。
至於為何叫做Formula(方程式)賽車呢?『方程式』其實就是『規則與限制』的意思,因為F1比賽是在FIA所制訂的規格與規則下來製造賽車以及進行比賽,所有參加的隊伍都必須遵守這套如方程式般的準則。
除了F1之外,還有其他不同等級的方程式比賽像是F3、F3000、Formula Ford、Formula Renault等等,他們都屬於方程式賽車的一種,只是各自的規範不同,而F1是FIA所制訂的方程式賽車規範中等級最高的,因此以1命名。
F1的主辦單位是總部設於瑞士日內瓦的國際汽車協會FIA(法文:Federation Internationale de l'Automobile的縮寫),主席是Max Mosley先生。FIA與Bernie Ecclestone所擁有的F1管理公司(FOM : Formula One Management)關係密切,總部設於英國倫敦的FOM負責的是F1在世界各個賽站的商業與廣告業務。
F1長的扁扁的是因為
F-1賽車風馳電掣的速度,能在5秒之內瞬間加速到200km/h以上,最大過彎側向加速可達4個G,極速最高超過350km/h,這樣高的速度與過彎能力,除了需要優異的懸吊設定來讓輪胎盡可能的保持與跑道路面接觸之外,也需要足夠的下壓力來產生足夠的摩擦力,否則空有強大的馬力,在過彎時將無從發揮,因此空氣動力學設計的優劣已成為今日F1決勝的關鍵之一。
空氣動力學的工程師們在風洞中實現他們的空力藝術,由功能強大的設計電腦所產生的3D模擬,並在大型的風洞中不斷的測試。F1車隊每年都會花上300萬美元到1500萬美元不等的風洞操作經費來驗證空氣動力學組件的效率。
空氣動力學效率就是下壓力和空氣拖曳阻力的比例。目標就是要獲得最大的抓地力,和最小的拖曳阻力。下壓力是空氣動力學上垂直方向的向下壓力總合,這些力量是由前鼻翼和後尾翼所產生,用來把賽車壓在地面上,下壓力越大,賽車在跑道上的抓地力就越大。
理論上,由前後翼產生的可怕力量,可以讓一部F-1賽車抵抗地心引力,讓600公斤重的F1賽車在隧道的天花板上倒吊著跑,因為賽車可以產生超過車身重量數倍的下壓力。要讓F-1賽車那樣高速的過彎,那麼必須把車底、車頂以及車身周圍的氣流引導到完美的境界!
關鍵的前後翼
影響F1賽車空力穩定性的最重要因素是前鼻翼,這是決定通過車身上方、下方和其他如散熱器、後尾翼氣流的比例和方向的關鍵性元件。除了分流前方的空氣之外,前鼻翼在操控上也扮演重要的角色,那就是產生下壓力來將前輪壓在地面上。
尾翼是F-1賽車外觀上重要的一部份,尾翼的組合被目前的比賽規則限制在只能有三片。透過調整前後翼的設定,車隊可以控制賽車的抓地力來配合不同的賽道特性及底盤本身所產生的定值的下壓力。理論上,翼面角度越陡,產生的空氣動力學的拖曳阻力越大,車速提高時對車輛產生的下壓力越大。同時,陡峭的翼面設定會降低賽車的速度表現以及增加油耗。
F-1賽車空氣力學的最高境界就是『平衡』。F-1賽車的抓地力約有1/3是由前輪負擔,有超過2/3則是由後輪負擔。在前輪採用低下壓力的設定可以提高車速,但同時也會提高轉向不足的趨勢;轉向不足就是車頭會開始滑向彎外側。相對的,如果車尾的下壓力不足,那麼會有轉向過度的傾向,車尾就會開始打滑。
方程式賽車
方程式賽車的譯名,來自於其英文的 Formula,這個單字代表的是科學上所使用的方程式、反應式,這個單字亦代表了方程式賽車的精髓─專為挑戰速度極限所設計出來的工程解決之道。方程式賽車所使用的競技車輛,都專為賽車運動而設計出來的,而不像是其他的房車類賽事,
所使用的競技車輛是以一般市售產品為基礎而進行改裝與重建。
方程式賽車所使用的競技車輛,均是專為賽車場上比賽而設計的,因此從引擎、車體、懸載系統、輪胎,均屬於專為賽道上為追求速度競技而設定的產品,與市售車型有截然的不同。為了達成輕量化的需求,任何多餘的設計在方程式賽車上均是被抛棄的。因此方程式賽車在外觀上均是單體式車身、開放式座艙、外露的四輪與懸載系統。而為了追求速度與性能,因此方程式賽車亦均採中置引擎、後輪驅動的設計,並在車體前後安排大型可調式的擾流板等空氣力學套件,以取得最佳的性能表現。
1.方程式(Formula)的由來賽車活動起源於1894年,但是一直到1900年為止,對所有參賽的車輛是沒有任限制的。這表示你只要「開著一台車來比賽」就行了!(唯一的分類是使用汽油或蒸氣引擎)。一直到1904年現今FIA的前身組織成立,為了車輛製造商的方便、車手及觀眾的安全,他們試著對參賽車輛加以限制及分類。從1907至1039年之間,FIA進行過各式各樣的嘗試,包括了最小及最大車重、耗油率、汽缸半徑,但效果都不好。直到了1939年引進了限制汽缸容量(呃......就是我們常說的c.c.數啦!),這就是方程式(Formula)的意義﹕一個對所有比賽車輛的限制。可惜緊接而來的二次大戰使一切活動都暫停。
2.一級方程式大賽(Formula)的誕生50年的發展之後,F1成為世界上最受歡迎的運動之一1946年國際汽車聯盟(Fdration Internationale de l'Automobile,簡稱FIA)在巴黎成立,它的首要任務就是盡速恢復二次大戰前歐洲的賽車盛況!經過了三年的討論,一個全新的國際錦標賽Formula One就這樣誕生了。而第一場比賽,則選在英國的銀石賽道(Silverstone Cirucit)於1950年5月13日舉行。從50年至今的50年之間經過了數次Formula的改變!也讓F1成為一年17站、206國現場直播、一年超過570億人次觀賞的比賽。
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#氮化鎵GaN #電源管理 #功率因數校正PFC #Cascode #聯結構電晶體
#圖騰柱TotemPole #總諧波失真THD #過流保護OCP
【GaN 功率元件強勢降臨】
被稱為第三代半導體材料的「氮化鎵」(GaN) 新興工藝技術,用於功率因數校正 (PFC)、軟式切換 DC-DC 等電源系統設計,以及電源轉接器、太陽能逆變器、伺服器和通訊電源等各種終端應用,可實現矽元件難以達到的高電源轉換效率和功率密度水準,為交換式電源供應器和其他在能效及功率密度至關重要的應用,帶來性能的飛躍。GaN 具備出色的擊穿能力、更高的電子密度及速度,能負載的工作溫度也更高。
GaN 提供高電子遷移率,意味著切換過程的反向恢復時間可忽略不計,故擁有低損耗、高切換頻率優點。前者加上寬頻元件的高結溫特性,可降低散熱量;後者則可減少濾波器和無源元件的使用 (如:變壓器、電容、電感等),進而減少系統尺寸和重量、提升功率密度,有助設計人員實現緊湊的高能效電源方案。同為寬頻元件,GaN 比 SiC 成本更低、更易於商業化,具備廣泛採用的潛力,包括:工業、電腦、通訊、LED照明及網路領域的各種高壓應用。
採用單排直插 TO-220 封裝,更易於根據客戶現有製板能力進行整合。基於同一導通電阻等級,與高壓矽 MOSFET 相較,第一代 600 V 矽基 GaN (GaN-on-Si) 元件即可提供 4 倍以上的閘極電荷、更優的輸出電荷、同級輸出電容和 20 倍以上的反向恢復電荷,未來技術水準將持續演進。Cascode 相當於由 GaN HEMT 和低壓 MOSFET 組成:GaN HEMT 可承受高電壓,過電壓能力達到 750 V,並提供低導通電阻;低壓 MOSFET 則提供低閘極驅動和低反向恢復。
HEMT 是高電子遷移率電晶體的英文縮寫,通過二維電子氣在橫向傳導電流下進行傳導。使用 600 V GaN Cascode 的三大好處是:
★具有卓越的自體二極體特性:串接建立在低壓矽技術上,且反向恢復特別低;
★容易驅動:設計人員可使用像普通 MOSFET 一樣的傳統閘極驅動器,採用電壓驅動,且驅動由低壓矽 MOSFET 的閾值電壓和閘極電荷決定;
★高可靠性:透過長期應用級測試,且符合 JEDEC 行業標準——零個擊穿、最終的漏電流和導通電阻皆低於規格門檻。
在連續導電模式 (CCM) 升壓 PFC 拓墣中,在 200 KHz 和 120 Vac 輸入的條件下,Cascode GaN 較超結合Si (SJ Si) 提升近 1% 的效率;隨著頻率升高,GaN 的優勢將更明顯。採用 GaN還可實現「圖騰柱」(Totem Pole) 電路,較傳統 CCM 升壓 PFC 提供更高能效。高能效的電源轉換有利於軟切換電路拓墣結構回收能量,如:相移全橋、半橋或全橋 LLC、同步升壓等。受惠技術發展和市場成長,有望降低 GaN 的採用成本。
延伸閱讀:
《安森美半導體推進更快、更智慧和更高能效的GaN電晶體》
http://compotechasia.com/a/ji___yong/2016/0428/31784.html
#安森美半導體OnSemiconductor #Transphorm #NTP8G202N #NTP8G206N #TO-220封裝 #NCP1654控制器 #NCP1397 #NCP4304
圖檔取材:pixabay.com
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