Tillämpningar av kiselkarbid

Bland kärnkomponenterna i elfordon spelar motorkraftsmoduler – främst med IGBT-teknik – en avgörande roll. Dessa moduler bestämmer inte bara nyckelprestanda för det elektriska drivsystemet utan står också för över 40 % av kostnaden för motoromriktaren. På grund av de betydande fördelarna medkiselkarbid (SiC)jämfört med traditionella kiselmaterial (Si) har SiC-moduler i allt högre grad antagits och marknadsförts inom fordonsindustrin. Elfordon använder nu SiC-moduler.

Området för nya energifordon håller på att bli en avgörande stridsplats för den utbredda användningen avkiselkarbid (SiC)kraftenheter och moduler. Nyckelhalvledartillverkare använder aktivt lösningar som SiC MOS-parallella konfigurationer, trefasiga helbrygga elektroniska styrmoduler och SiC MOS-moduler av fordonskvalitet, som lyfter fram den betydande potentialen hos SiC-material. SiC-materialens höga effekt, hög frekvens och höga effektdensitetsegenskaper möjliggör en avsevärd minskning av storleken på elektroniska styrsystem. Dessutom har de utmärkta högtemperaturegenskaperna hos SiC väckt stor uppmärksamhet inom sektorn för nya energifordon, vilket lett till kraftfull utveckling och intresse.

För närvarande är de vanligaste SiC-baserade enheterna SiC Schottky-dioder (SBD) och SiC MOSFETs. Medan bipolära transistorer med isolerad grind (IGBT) kombinerar fördelarna med både MOSFET:er och bipolära förbindelsetransistorer (BJT),Sic, som ett tredje generationens halvledarmaterial med breda bandgap, erbjuder bättre övergripande prestanda jämfört med traditionellt kisel (Si). De flesta diskussioner fokuserar dock på SiC MOSFETs, medan SiC IGBTs får lite uppmärksamhet. Denna skillnad beror främst på kiselbaserade IGBT:s dominans på marknaden trots de många fördelarna med SiC-teknik.

När tredje generationens halvledarmaterial med breda bandgap får dragkraft, dyker SiC-enheter och -moduler upp som potentiella alternativ till IGBT:er i olika industrier. Ändå har SiC inte helt ersatt IGBT. Det främsta hindret för adoption är kostnaden; SiC-kraftenheter är ungefär sex till nio gånger dyrare än sina motsvarigheter i kisel. För närvarande är den vanliga SiC-skivans storlek sex tum, vilket nödvändiggör tidigare tillverkning av Si-substrat. Den högre defektfrekvensen i samband med dessa wafers bidrar till deras höga kostnader, vilket begränsar deras prisfördelar.

Även om vissa ansträngningar har gjorts för att utveckla SiC IGBTs, är deras priser i allmänhet föga tilltalande för de flesta marknadsapplikationer. I branscher där kostnaden är av största vikt kanske de tekniska fördelarna med SiC inte är lika övertygande som kostnadsfördelarna med traditionella silikonenheter. Men i sektorer som bilindustrin, som är mindre priskänsliga, har SiC MOSFET-tillämpningar kommit längre. Trots detta erbjuder SiC MOSFET verkligen prestandafördelar jämfört med Si IGBT inom vissa områden. Under överskådlig framtid förväntas båda teknikerna existera samtidigt, även om den nuvarande bristen på marknadsincitament eller teknisk efterfrågan begränsar utvecklingen av SiC IGBT:er med högre prestanda.

I framtiden,kiselkarbid (SiC)bipolära transistorer med isolerad grind (IGBT) förväntas implementeras främst i kraftelektroniska transformatorer (PET). PET:er är avgörande inom området kraftomvandlingsteknik, särskilt för medel- och högspänningstillämpningar, inklusive smarta nätkonstruktioner, energiinternetintegration, distribuerad förnybar energiintegration och elektriska lokomriktare. De har fått ett brett erkännande för sin utmärkta styrbarhet, höga systemkompatibilitet och överlägsna prestanda för kraftkvalitet.

Traditionell PET-teknik står dock inför flera utmaningar, inklusive låg konverteringseffektivitet, svårigheter att förbättra effekttätheten, höga kostnader och otillräcklig tillförlitlighet. Många av dessa problem härrör från spänningsresistansbegränsningarna hos effekthalvledarenheter, vilket kräver användning av komplexa flerstegsseriestrukturer i högspänningstillämpningar (som de som närmar sig eller överstiger 10 kV). Denna komplexitet leder till ett ökat antal kraftkomponenter, energilagringselement och induktorer.

För att möta dessa utmaningar undersöker industrin aktivt införandet av högpresterande halvledarmaterial, särskilt SiC IGBT:er. Som ett tredje generationens halvledarmaterial med brett bandgap uppfyller SiC kraven för högspännings-, högfrekvens- och högeffekttillämpningar på grund av dess anmärkningsvärt höga elektriska fältstyrka, breda bandgap, snabba migrationshastighet för elektronmättnad och utmärkt värmeledningsförmåga. SiC IGBTs har redan visat exceptionella prestanda inom mellan- och högspänningsområdet (inklusive men inte begränsat till 10 kV och lägre) inom kraftelektronikområdet, tack vare deras överlägsna ledningsegenskaper, ultrasnabba kopplingshastigheter och breda säkra arbetsområde.

Semicorex erbjuder hög kvalitetKiselkarbid. Om du har några frågor eller behöver ytterligare information, tveka inte att kontakta oss.

Kontakta telefonnummer +86-13567891907

E-post: sales@semicorex.com