Anvendelser av silisiumkarbid

Blant kjernekomponentene til elektriske kjøretøy spiller kraftmoduler for biler – hovedsakelig ved bruk av IGBT-teknologi – en avgjørende rolle. Disse modulene bestemmer ikke bare nøkkelytelsen til det elektriske drivsystemet, men står også for over 40 % av kostnadene til motoromformeren. På grunn av de betydelige fordelene vedsilisiumkarbid (SiC)i forhold til tradisjonelle silisiummaterialer (Si) har SiC-moduler i økende grad blitt tatt i bruk og markedsført innen bilindustrien. Elbiler bruker nå SiC-moduler.

Feltet for nye energikjøretøyer er i ferd med å bli en avgjørende kampplass for utbredt bruk avsilisiumkarbid (SiC)strømenheter og moduler. Viktige halvlederprodusenter distribuerer aktivt løsninger som SiC MOS-parallelle konfigurasjoner, trefase full-bro elektroniske kontrollmoduler og SiC MOS-moduler i bilindustrien, som fremhever det betydelige potensialet til SiC-materialer. SiC-materialenes høye effekt, høye frekvens og høye effekttetthetsegenskaper tillater en betydelig reduksjon i størrelsen på elektroniske kontrollsystemer. I tillegg har de utmerkede høytemperaturegenskapene til SiC fått betydelig oppmerksomhet innen den nye energibilsektoren, noe som har ført til kraftig utvikling og interesse.

For tiden er de vanligste SiC-baserte enhetene SiC Schottky-dioder (SBD) og SiC MOSFET-er. Mens isolerte gate bipolare transistorer (IGBT-er) kombinerer fordelene med både MOSFET-er og bipolare junction-transistorer (BJT-er),SiC, som et tredjegenerasjons halvledermateriale med bred båndgap, gir bedre total ytelse sammenlignet med tradisjonell silisium (Si). Imidlertid fokuserer de fleste diskusjoner på SiC MOSFET-er, mens SiC IGBT-er får lite oppmerksomhet. Denne forskjellen skyldes først og fremst dominansen til silisiumbaserte IGBT-er i markedet til tross for de mange fordelene med SiC-teknologi.

Ettersom tredjegenerasjons halvledermaterialer med bred båndgap får trekkraft, dukker SiC-enheter og -moduler opp som potensielle alternativer til IGBT-er i ulike bransjer. Likevel har ikke SiC erstattet IGBT fullt ut. Hovedbarrieren for adopsjon er kostnad; SiC-kraftenheter er omtrent seks til ni ganger dyrere enn sine silisiummotstykker. For tiden er den vanlige SiC-waferstørrelsen seks tommer, noe som nødvendiggjør tidligere produksjon av Si-substrater. Den høyere defektraten knyttet til disse skivene bidrar til deres høye kostnader, og begrenser deres prisfordeler.

Selv om det er gjort noen anstrengelser for å utvikle SiC IGBT-er, er prisene deres generelt lite tiltalende for de fleste markedsapplikasjoner. I bransjer der kostnadene er avgjørende, er de teknologiske fordelene med SiC kanskje ikke like overbevisende som kostnadsfordelene til tradisjonelle silisiumenheter. Men i sektorer som bilindustrien, som er mindre følsomme for pris, har SiC MOSFET-applikasjoner kommet videre. Til tross for dette tilbyr SiC MOSFET-er faktisk ytelsesfordeler fremfor Si IGBT-er på visse områder. I overskuelig fremtid forventes begge teknologiene å eksistere side om side, selv om den nåværende mangelen på markedsinsentiver eller teknisk etterspørsel begrenser utviklingen av SiC IGBT-er med høyere ytelse.

I fremtiden,silisiumkarbid (SiC)isolerte gate bipolare transistorer (IGBT) forventes å bli implementert primært i kraftelektroniske transformatorer (PET). PET-er er avgjørende innen kraftkonverteringsteknologi, spesielt for mellom- og høyspenningsapplikasjoner, inkludert smart grid-konstruksjon, energiinternettintegrasjon, distribuert fornybar energiintegrasjon og elektriske lokomotiv-trekkomformere. De har fått utbredt anerkjennelse for sin utmerkede kontrollerbarhet, høye systemkompatibilitet og overlegne ytelseskvalitet.

Imidlertid står tradisjonell PET-teknologi overfor flere utfordringer, inkludert lav konverteringseffektivitet, vanskeligheter med å forbedre strømtettheten, høye kostnader og utilstrekkelig pålitelighet. Mange av disse problemene stammer fra spenningsmotstandsbegrensningene til krafthalvlederenheter, som nødvendiggjør bruk av komplekse flertrinns seriestrukturer i høyspenningsapplikasjoner (som de som nærmer seg eller overstiger 10 kV). Denne kompleksiteten fører til et økt antall strømkomponenter, energilagringselementer og induktorer.

For å møte disse utfordringene undersøker industrien aktivt bruken av høyytelses halvledermaterialer, spesielt SiC IGBT-er. Som et tredjegenerasjons halvledermateriale med bredt båndgap, oppfyller SiC kravene til høyspennings-, høyfrekvens- og høyeffektapplikasjoner på grunn av dens bemerkelsesverdig høye elektriske feltstyrke, brede båndgap, raske migrasjonshastighet for elektronmetning og utmerkede varmeledningsevne. SiC IGBT-er har allerede demonstrert eksepsjonell ytelse i mellom- og høyspenningsområdet (inkludert, men ikke begrenset til 10 kV og under) innenfor kraftelektronikkfeltet, takket være deres overlegne ledningsegenskaper, ultraraske svitsjehastigheter og brede sikre driftsområde.

Semicorex tilbyr høy kvalitetSilisiumkarbid. Hvis du har spørsmål eller trenger ytterligere detaljer, ikke nøl med å ta kontakt med oss.

Kontakt telefonnummer +86-13567891907

E-post: sales@semicorex.com