Εφαρμογές καρβιδίου του πυριτίου

Μεταξύ των βασικών εξαρτημάτων των ηλεκτρικών οχημάτων, οι μονάδες ισχύος αυτοκινήτων —που χρησιμοποιούν κυρίως την τεχνολογία IGBT— διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο. Αυτές οι μονάδες όχι μόνο καθορίζουν τη βασική απόδοση του συστήματος ηλεκτρικής κίνησης, αλλά αντιπροσωπεύουν επίσης πάνω από το 40% του κόστους του μετατροπέα κινητήρα. Λόγω των σημαντικών πλεονεκτημάτων τουκαρβίδιο του πυριτίου (SiC)πέρα από τα παραδοσιακά υλικά πυριτίου (Si), οι μονάδες SiC υιοθετούνται και προωθούνται όλο και περισσότερο στην αυτοκινητοβιομηχανία. Τα ηλεκτρικά οχήματα χρησιμοποιούν πλέον μονάδες SiC.

Ο τομέας των νέων ενεργειακών οχημάτων γίνεται ένα κρίσιμο πεδίο μάχης για την ευρεία υιοθέτηση τουκαρβίδιο του πυριτίου (SiC)συσκευές και μονάδες ισχύος. Βασικοί κατασκευαστές ημιαγωγών αναπτύσσουν ενεργά λύσεις όπως παράλληλες διαμορφώσεις SiC MOS, τριφασικές ηλεκτρονικές μονάδες ελέγχου πλήρους γέφυρας και μονάδες SiC MOS κατηγορίας αυτοκινήτου, οι οποίες υπογραμμίζουν τις σημαντικές δυνατότητες των υλικών SiC. Τα χαρακτηριστικά υψηλής ισχύος, υψηλής συχνότητας και υψηλής πυκνότητας ισχύος των υλικών SiC επιτρέπουν σημαντική μείωση του μεγέθους των ηλεκτρονικών συστημάτων ελέγχου. Επιπλέον, οι εξαιρετικές ιδιότητες του SiC σε υψηλή θερμοκρασία έχουν συγκεντρώσει μεγάλη προσοχή στον τομέα των νέων ενεργειακών οχημάτων, οδηγώντας σε έντονη ανάπτυξη και ενδιαφέρον.

Επί του παρόντος, οι πιο κοινές συσκευές που βασίζονται σε SiC είναι οι δίοδοι SiC Schottky (SBD) και τα SiC MOSFET. Ενώ τα διπολικά τρανζίστορ με μόνωση πύλης (IGBT) συνδυάζουν τα πλεονεκτήματα τόσο των MOSFET όσο και των διπολικών τρανζίστορ διασταύρωσης (BJT),Ούτω, ως υλικό ημιαγωγών ευρείας ζώνης τρίτης γενιάς, προσφέρει καλύτερη συνολική απόδοση σε σύγκριση με το παραδοσιακό πυρίτιο (Si). Ωστόσο, οι περισσότερες συζητήσεις επικεντρώνονται στα SiC MOSFET, ενώ τα SiC IGBT λαμβάνουν λίγη προσοχή. Αυτή η διαφορά οφείλεται κυρίως στην κυριαρχία των IGBT με βάση το πυρίτιο στην αγορά παρά τα πολυάριθμα οφέλη της τεχνολογίας SiC.

Καθώς τα υλικά ημιαγωγών ευρείας ζώνης τρίτης γενιάς αποκτούν έλξη, οι συσκευές και οι μονάδες SiC αναδεικνύονται ως πιθανές εναλλακτικές λύσεις στα IGBT σε διάφορες βιομηχανίες. Ωστόσο, το SiC δεν έχει αντικαταστήσει πλήρως τα IGBT. Το κύριο εμπόδιο στην υιοθεσία είναι το κόστος. Οι συσκευές ισχύος SiC είναι περίπου έξι έως εννέα φορές πιο ακριβές από τις αντίστοιχες συσκευές πυριτίου. Επί του παρόντος, το κύριο μέγεθος πλακιδίων SiC είναι έξι ίντσες, κάτι που απαιτεί την προηγούμενη κατασκευή υποστρωμάτων Si. Το υψηλότερο ποσοστό ελαττωμάτων που σχετίζεται με αυτές τις γκοφρέτες συμβάλλει στο αυξημένο κόστος τους, περιορίζοντας τα πλεονεκτήματα τιμής τους.

Ενώ έχουν γίνει κάποιες προσπάθειες για την ανάπτυξη SiC IGBT, οι τιμές τους είναι γενικά μη ελκυστικές για τις περισσότερες εφαρμογές της αγοράς. Σε βιομηχανίες όπου το κόστος είναι πρωταρχικής σημασίας, τα τεχνολογικά πλεονεκτήματα του SiC μπορεί να μην είναι τόσο επιτακτικά όσο τα οφέλη κόστους των παραδοσιακών συσκευών πυριτίου. Ωστόσο, σε τομείς όπως η αυτοκινητοβιομηχανία, που είναι λιγότερο ευαίσθητοι στην τιμή, οι εφαρμογές SiC MOSFET έχουν προχωρήσει περαιτέρω. Παρόλα αυτά, τα SiC MOSFET προσφέρουν πράγματι πλεονεκτήματα απόδοσης έναντι των Si IGBT σε ορισμένους τομείς. Στο άμεσο μέλλον, και οι δύο τεχνολογίες αναμένεται να συνυπάρχουν, αν και η τρέχουσα έλλειψη κινήτρων της αγοράς ή τεχνικής ζήτησης περιορίζει την ανάπτυξη υψηλότερης απόδοσης SiC IGBT.

Στο μέλλον,καρβίδιο του πυριτίου (SiC)Τα διπολικά τρανζίστορ με μόνωση πύλης (IGBT) αναμένεται να εφαρμοστούν κυρίως σε ηλεκτρονικούς μετασχηματιστές ισχύος (PET). Τα PET είναι ζωτικής σημασίας στον τομέα της τεχνολογίας μετατροπής ισχύος, ειδικά για εφαρμογές μέσης και υψηλής τάσης, συμπεριλαμβανομένης της κατασκευής έξυπνων δικτύων, της ενσωμάτωσης ενέργειας στο Διαδίκτυο, της ενσωμάτωσης κατανεμημένων ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και των μετατροπέων έλξης ηλεκτρικών ατμομηχανών. Έχουν κερδίσει ευρεία αναγνώριση για την εξαιρετική τους δυνατότητα ελέγχου, την υψηλή συμβατότητα συστήματος και την ανώτερη ποιότητα ισχύος.

Ωστόσο, η παραδοσιακή τεχνολογία PET αντιμετωπίζει πολλές προκλήσεις, όπως η χαμηλή απόδοση μετατροπής, οι δυσκολίες στη βελτίωση της πυκνότητας ισχύος, το υψηλό κόστος και η ανεπαρκής αξιοπιστία. Πολλά από αυτά τα ζητήματα προέρχονται από τους περιορισμούς αντίστασης τάσης των συσκευών ημιαγωγών ισχύος, οι οποίοι απαιτούν τη χρήση πολύπλοκων δομών σειρών πολλαπλών σταδίων σε εφαρμογές υψηλής τάσης (όπως αυτές που πλησιάζουν ή υπερβαίνουν τα 10 kV). Αυτή η πολυπλοκότητα οδηγεί σε αυξημένο αριθμό εξαρτημάτων ισχύος, στοιχείων αποθήκευσης ενέργειας και πηνίων.

Για την αντιμετώπιση αυτών των προκλήσεων, η βιομηχανία διερευνά ενεργά την υιοθέτηση υλικών ημιαγωγών υψηλής απόδοσης, ειδικά SiC IGBT. Ως υλικό τρίτης γενιάς ευρείας ζώνης ημιαγωγών, το SiC πληροί τις απαιτήσεις για εφαρμογές υψηλής τάσης, υψηλής συχνότητας και υψηλής ισχύος λόγω της εξαιρετικά υψηλής ισχύος ηλεκτρικού πεδίου διάσπασης, του μεγάλου διακενού ζώνης, του γρήγορου ρυθμού μετανάστευσης κορεσμού ηλεκτρονίων και της εξαιρετικής θερμικής αγωγιμότητας. Τα SiC IGBT έχουν ήδη επιδείξει εξαιρετικές επιδόσεις στο εύρος μέσης και υψηλής τάσης (συμπεριλαμβανομένου αλλά χωρίς περιορισμό των 10 kV και κάτω) στο πεδίο των ηλεκτρονικών ισχύος, χάρη στα ανώτερα χαρακτηριστικά αγωγιμότητας, τις εξαιρετικά γρήγορες ταχύτητες μεταγωγής και την ευρεία ασφαλή περιοχή λειτουργίας τους.

Το Semicorex προσφέρει υψηλή ποιότηταΚαρβίδιο του πυριτίου. Εάν έχετε οποιαδήποτε απορία ή χρειάζεστε πρόσθετες λεπτομέρειες, μη διστάσετε να επικοινωνήσετε μαζί μας.

Τηλέφωνο επικοινωνίας +86-13567891907

Email: sales@semicorex.com