Zastosowania węglika krzemu

Wśród podstawowych komponentów pojazdów elektrycznych kluczową rolę odgrywają samochodowe moduły mocy – wykorzystujące głównie technologię IGBT. Moduły te nie tylko decydują o kluczowej wydajności elektrycznego układu napędowego, ale także odpowiadają za ponad 40% kosztu falownika silnika. Ze względu na istotne zaletywęglik krzemu (SiC)W porównaniu z tradycyjnymi materiałami krzemowymi (Si), moduły SiC są coraz częściej stosowane i promowane w przemyśle motoryzacyjnym. Pojazdy elektryczne wykorzystują obecnie moduły SiC.

Dziedzina nowych pojazdów energetycznych staje się kluczowym polem bitwy o powszechne przyjęciewęglik krzemu (SiC)urządzenia i moduły zasilające. Kluczowi producenci półprzewodników aktywnie wdrażają rozwiązania, takie jak konfiguracje równoległe SiC MOS, trójfazowe, pełnomostkowe elektroniczne moduły sterujące oraz moduły SiC MOS klasy motoryzacyjnej, które podkreślają znaczny potencjał materiałów SiC. Wysoka moc, wysoka częstotliwość i wysoka gęstość mocy materiałów SiC pozwalają na znaczne zmniejszenie rozmiarów elektronicznych systemów sterowania. Ponadto doskonałe właściwości SiC w wysokich temperaturach wzbudziły duże zainteresowanie w sektorze nowych pojazdów energetycznych, co doprowadziło do energicznego rozwoju i zainteresowania.

Obecnie najpopularniejszymi urządzeniami opartymi na SiC są diody Schottky'ego SiC (SBD) i tranzystory MOSFET SiC. Chociaż tranzystory bipolarne z izolowaną bramką (IGBT) łączą w sobie zalety zarówno tranzystorów MOSFET, jak i bipolarnych tranzystorów złączowych (BJT),SiCjako materiał półprzewodnikowy o szerokiej przerwie energetycznej trzeciej generacji, oferuje lepszą ogólną wydajność w porównaniu z tradycyjnym krzemem (Si). Jednak większość dyskusji koncentruje się na tranzystorach MOSFET SiC, podczas gdy tranzystorom IGBT z SiC poświęca się niewiele uwagi. Ta rozbieżność wynika przede wszystkim z dominacji na rynku tranzystorów IGBT na bazie krzemu, pomimo licznych zalet technologii SiC.

W miarę jak materiały półprzewodnikowe trzeciej generacji o szerokiej przerwie energetycznej zyskują na popularności, urządzenia i moduły SiC stają się potencjalną alternatywą dla IGBT w różnych gałęziach przemysłu. Niemniej jednak SiC nie zastąpił w pełni tranzystorów IGBT. Główną barierą w adopcji są koszty; Urządzenia zasilające SiC są około sześć do dziewięciu razy droższe niż ich krzemowe odpowiedniki. Obecnie najpopularniejszy rozmiar płytek SiC wynosi sześć cali, co wymaga wcześniejszego wyprodukowania podłoży SiC. Wyższy wskaźnik defektów związany z tymi płytkami przyczynia się do ich wyższych kosztów, ograniczając ich przewagę cenową.

Chociaż podjęto pewne wysiłki w celu opracowania tranzystorów IGBT SiC, ich ceny są generalnie nieatrakcyjne w przypadku większości zastosowań rynkowych. W branżach, w których koszt jest najważniejszy, zalety technologiczne SiC mogą nie być tak przekonujące, jak korzyści kosztowe tradycyjnych urządzeń krzemowych. Jednakże w sektorach takich jak przemysł motoryzacyjny, które są mniej wrażliwe na cenę, zastosowania SiC MOSFET poczyniły dalsze postępy. Mimo to tranzystory MOSFET SiC rzeczywiście oferują przewagę wydajnościową w niektórych obszarach nad tranzystorami Si IGBT. Oczekuje się, że w dającej się przewidzieć przyszłości obie technologie będą współistnieć, chociaż obecny brak zachęt rynkowych lub zapotrzebowania technicznego ogranicza rozwój wysokowydajnych tranzystorów IGBT SiC.

W przyszłości,węglik krzemu (SiC)Oczekuje się, że tranzystory bipolarne z izolowaną bramką (IGBT) będą stosowane głównie w transformatorach energoelektronicznych (PET). PET mają kluczowe znaczenie w dziedzinie technologii konwersji energii, szczególnie w zastosowaniach średniego i wysokiego napięcia, w tym w budowie inteligentnych sieci, integracji Internetu energetycznego, integracji rozproszonej energii odnawialnej oraz falownikach trakcji lokomotyw elektrycznych. Zyskały szerokie uznanie dzięki doskonałej sterowalności, wysokiej kompatybilności systemu i doskonałej jakości zasilania.

Jednak tradycyjna technologia PET stoi przed kilkoma wyzwaniami, w tym niską wydajnością konwersji, trudnościami w zwiększaniu gęstości mocy, wysokimi kosztami i niewystarczającą niezawodnością. Wiele z tych problemów wynika z ograniczeń rezystancji napięciowej urządzeń półprzewodnikowych mocy, które wymagają stosowania złożonych wielostopniowych struktur szeregowych w zastosowaniach wysokiego napięcia (takich jak te zbliżające się lub przekraczające 10 kV). Ta złożoność prowadzi do zwiększonej liczby komponentów mocy, elementów magazynujących energię i cewek indukcyjnych.

Aby sprostać tym wyzwaniom, branża aktywnie bada możliwość zastosowania wysokowydajnych materiałów półprzewodnikowych, w szczególności tranzystorów IGBT SiC. Jako materiał półprzewodnikowy o szerokim paśmie wzbronionym trzeciej generacji, SiC spełnia wymagania zastosowań wysokiego napięcia, wysokiej częstotliwości i dużej mocy ze względu na niezwykle wysokie natężenie pola elektrycznego przebicia, szerokie pasmo wzbronione, szybki współczynnik migracji nasycenia elektronów i doskonałą przewodność cieplną. Tranzystory SiC IGBT wykazały już wyjątkową wydajność w zakresie średniego i wysokiego napięcia (w tym między innymi 10 kV i poniżej) w dziedzinie energoelektroniki, dzięki swoim doskonałym właściwościom przewodzenia, ultraszybkim prędkościom przełączania i szerokiemu bezpiecznemu obszarowi działania.

Semicorex oferuje wysoką jakośćWęglik krzemu. Jeśli masz jakiekolwiek pytania lub potrzebujesz dodatkowych szczegółów, nie wahaj się z nami skontaktować.

Numer telefonu kontaktowego +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com