Aplikácie karbidu kremíka

Medzi základnými komponentmi elektrických vozidiel zohrávajú kľúčovú úlohu automobilové výkonové moduly – primárne využívajúce technológiu IGBT. Tieto moduly nielenže určujú kľúčový výkon systému elektrického pohonu, ale tiež predstavujú viac ako 40 % nákladov na motorový menič. Vzhľadom na významné výhodykarbid kremíka (SiC)oproti tradičným kremíkovým (Si) materiálom sa v automobilovom priemysle čoraz viac presadzujú a presadzujú moduly SiC. Elektrické vozidlá teraz využívajú moduly SiC.

Oblasť nových energetických vozidiel sa stáva rozhodujúcim bojiskom pre široké prijatiekarbid kremíka (SiC)napájacie zariadenia a moduly. Kľúčoví výrobcovia polovodičov aktívne nasadzujú riešenia, ako sú paralelné konfigurácie SiC MOS, trojfázové moduly elektronického riadenia s úplným mostom a moduly SiC MOS automobilovej triedy, ktoré zvýrazňujú významný potenciál materiálov SiC. Charakteristiky vysokého výkonu, vysokej frekvencie a vysokej hustoty výkonu materiálov SiC umožňujú podstatné zníženie veľkosti elektronických riadiacich systémov. Okrem toho vynikajúce vlastnosti SiC pri vysokých teplotách získali značnú pozornosť v sektore nových energetických vozidiel, čo viedlo k intenzívnemu vývoju a záujmu.

V súčasnosti sú najbežnejšími zariadeniami na báze SiC SiC Schottkyho diódy (SBD) a SiC MOSFET. Zatiaľ čo bipolárne tranzistory s izolovaným hradlom (IGBT) kombinujú výhody MOSFET a bipolárnych tranzistorov (BJT),SiC, ako tretia generácia širokopásmového polovodičového materiálu ponúka lepší celkový výkon v porovnaní s tradičným kremíkom (Si). Väčšina diskusií sa však zameriava na SiC MOSFET, zatiaľ čo SiC IGBT venuje malú pozornosť. Tento rozdiel je primárne spôsobený dominanciou IGBT na báze kremíka na trhu napriek mnohým výhodám technológie SiC.

Keďže polovodičové materiály tretej generácie so širokým pásmovým odstupom získavajú trakciu, zariadenia a moduly SiC sa objavujú ako potenciálne alternatívy k IGBT v rôznych priemyselných odvetviach. Napriek tomu SiC úplne nenahradil IGBT. Hlavnou prekážkou prijatia sú náklady; Napájacie zariadenia SiC sú približne šesť až deväťkrát drahšie ako ich kremíkové náprotivky. V súčasnosti je hlavná veľkosť plátku SiC šesť palcov, čo si vyžaduje predchádzajúcu výrobu substrátov Si. Vyššia chybovosť spojená s týmito doštičkami prispieva k ich zvýšeným nákladom a obmedzuje ich cenové výhody.

Aj keď sa vynaložilo určité úsilie na vývoj SiC IGBT, ich ceny sú vo všeobecnosti pre väčšinu trhových aplikácií nezaujímavé. V odvetviach, kde sú náklady prvoradé, technologické výhody SiC nemusia byť také presvedčivé ako cenové výhody tradičných kremíkových zariadení. Avšak v odvetviach ako automobilový priemysel, ktoré sú menej citlivé na cenu, aplikácie SiC MOSFET pokročili ďalej. Napriek tomu SiC MOSFET skutočne ponúkajú výkonnostné výhody oproti Si IGBT v určitých oblastiach. V dohľadnej budúcnosti sa očakáva, že obe technológie budú koexistovať, hoci súčasný nedostatok trhových stimulov alebo technického dopytu obmedzuje vývoj výkonnejších SiC IGBT.

v budúcnostikarbid kremíka (SiC)Očakáva sa, že bipolárne tranzistory s izolovaným hradlom (IGBT) budú implementované predovšetkým vo výkonových elektronických transformátoroch (PET). PETs sú kľúčové v oblasti technológie konverzie energie, najmä pre aplikácie stredného a vysokého napätia, vrátane výstavby inteligentných sietí, integrácie energetického internetu, integrácie distribuovanej energie z obnoviteľných zdrojov a trakčných meničov elektrických lokomotív. Získali široké uznanie pre svoju vynikajúcu ovládateľnosť, vysokú systémovú kompatibilitu a vynikajúcu kvalitu napájania.

Tradičná PET technológia však čelí niekoľkým výzvam, vrátane nízkej účinnosti konverzie, ťažkostí pri zvyšovaní hustoty výkonu, vysokých nákladov a nedostatočnej spoľahlivosti. Mnohé z týchto problémov vyplývajú z obmedzení napäťového odporu výkonových polovodičových zariadení, ktoré si vyžadujú použitie zložitých viacstupňových sériových štruktúr vo vysokonapäťových aplikáciách (ako sú tie, ktoré sa blížia alebo prekračujú 10 kV). Táto zložitosť vedie k zvýšenému počtu výkonových komponentov, prvkov na uchovávanie energie a induktorov.

Na riešenie týchto výziev priemysel aktívne skúma prijatie vysokovýkonných polovodičových materiálov, konkrétne SiC IGBT. Ako polovodičový materiál tretej generácie so širokým pásmom, SiC spĺňa požiadavky pre vysokonapäťové, vysokofrekvenčné a vysokovýkonné aplikácie vďaka svojej pozoruhodne vysokej prieraznej sile elektrického poľa, širokému pásmu, rýchlej rýchlosti migrácie elektrónovej saturácie a vynikajúcej tepelnej vodivosti. SiC IGBT už preukázali výnimočný výkon v rozsahu stredného a vysokého napätia (vrátane, ale nie výlučne, 10 kV a menej) v oblasti výkonovej elektroniky, vďaka svojim vynikajúcim vodivým charakteristikám, ultra rýchlym spínacím rýchlostiam a širokej bezpečnej prevádzkovej oblasti.

Semicorex ponúka vysokú kvalituKarbid kremíka. Ak máte akékoľvek otázky alebo potrebujete ďalšie podrobnosti, neváhajte nás kontaktovať.

Kontaktné telefónne číslo +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com