Výhody SiC v priemysle EV

Ako polovodičový materiál so širokým pásmom (WBG),SiC'Širší energetický rozdiel mu dáva vyššie tepelné a elektronické vlastnosti v porovnaní s tradičným Si. Táto funkcia umožňuje výkonovým zariadeniam pracovať pri vyšších teplotách, frekvenciách a napätiach.

SiCEnergetická účinnosť v aplikáciách elektrických vozidiel a iných elektronických a elektrických produktov je z veľkej časti spôsobená samotným materiálom. V porovnaní s Si má SiC nasledujúce vlastnosti:

1. 10-násobok intenzity dielektrického prierazného poľa;

2. 2-násobok rýchlosti saturácie elektrónov;

3. 3-násobok energetickej medzery;

4. 3-krát vyššia tepelná vodivosť;

Stručne povedané, ako sa prevádzkové napätie zvyšuje, výhody oSiCstanú sa zreteľnejšími. V porovnaní so Si sú 1200V SiC spínače výhodnejšie ako 600V spínače. Táto vlastnosť viedla k rozšírenej aplikácii zariadení na prepínanie napájania SiC, čím sa výrazne zlepšila účinnosť elektrických vozidiel, ich nabíjacích zariadení a energetickej infraštruktúry, vďaka čomu je SiC prvou voľbou pre výrobcov automobilov a dodávateľov prvej úrovne.

Ale v prostredí s nízkym napätím 300 V a menej,SiCvýhody sú relatívne malé. V tomto prípade môže mať väčší aplikačný potenciál iný polovodič so širokým pásmovým odstupom, nitrid gália (GaN).

Dosah a účinnosť

Kľúčový rozdielSiCv porovnaní s Si je jeho vyššia účinnosť na systémovej úrovni, ktorá je spôsobená vyššou hustotou výkonu SiC, nižšími stratami výkonu, vyššou prevádzkovou frekvenciou a vyššou prevádzkovou teplotou. To znamená vyšší dojazd na jedno nabitie, menšie veľkosti batérií a rýchlejšie nabíjacie časy zabudovanej nabíjačky (OBC).

Vo svete elektrických vozidiel sa jedna z najväčších príležitostí skrýva v trakčných meničoch pre elektrické hnacie ústrojenstvo, ktoré sú alternatívou k benzínovým motorom. Keď do meniča prúdi jednosmerný prúd (DC), konvertovaný striedavý prúd (AC) pomáha motoru v chode a poháňa kolesá a ďalšie elektronické komponenty. Výmena existujúcej technológie Si prepínača za pokročilúSiC čipyznižuje energetické straty v invertore a umožňuje vozidlám poskytnúť dodatočný dojazd.

Preto sa SiC MOSFET stáva presvedčivým komerčným faktorom, keď sa kľúčovými faktormi stanú charakteristiky ako tvarový faktor, veľkosť meniča alebo modulu DC-DC, účinnosť a spoľahlivosť. Dizajnéri teraz majú menšie, ľahšie a energeticky efektívnejšie riešenia napájania pre rôzne koncové aplikácie. Vezmite si napríklad Teslu. Zatiaľ čo predchádzajúce generácie elektrických vozidiel spoločnosti používali Si IGBT, vzostup trhu so štandardnými sedanmi ich podnietil k použitiu SiC MOSFET v Modeli 3, čo je prvé odvetvie.

Sila je kľúčovým faktorom

SiCVlastnosti materiálu z neho robia prvú voľbu pre vysokovýkonné aplikácie s vysokými teplotami, vysokými prúdmi a vysokou tepelnou vodivosťou. Pretože zariadenia SiC môžu pracovať pri vyšších hustotách výkonu, môžu umožniť menšie tvarové faktory pre elektronické a elektrické systémy elektrických vozidiel. Podľa Goldman Sachs môže mimoriadna účinnosť SiC znížiť výrobné náklady a náklady na vlastníctvo elektrických vozidiel o takmer 2 000 USD na vozidlo.

Vzhľadom na to, že kapacita batérie už v niektorých elektrických vozidlách dosahuje takmer 100 kWh a plány na ďalšie zvyšovanie na dosiahnutie vyšších dojazdov, očakáva sa, že budúce generácie sa budú vo veľkej miere spoliehať na SiC pre jeho pridanú účinnosť a schopnosť zvládnuť vyšší výkon. Na druhej strane, pre vozidlá s nižším výkonom, ako sú dvojdverové elektrické vozidlá základnej úrovne, PHEV alebo ľahké elektrické vozidlá s 20 kWh alebo menšou veľkosťou batérie, je Si IGBT ekonomickejším riešením.

Aby sa minimalizovali straty energie a emisie uhlíka vo vysokonapäťových prevádzkových prostrediach, priemysel stále viac uprednostňuje používanie SiC pred inými materiálmi. V skutočnosti mnohí používatelia elektrických vozidiel nahradili svoje pôvodné riešenia Si novými spínačmi SiC, čo ďalej potvrdzuje zjavné výhody technológie SiC na systémovej úrovni.