Toepassingen van siliciumcarbide

Onder de kerncomponenten van elektrische voertuigen spelen voedingsmodules voor auto's, die voornamelijk gebruik maken van IGBT-technologie, een cruciale rol. Deze modules bepalen niet alleen de belangrijkste prestaties van het elektrische aandrijfsysteem, maar zijn ook verantwoordelijk voor meer dan 40% van de kosten van de motoromvormer. Vanwege de aanzienlijke voordelen vansiliciumcarbide (SiC)In plaats van traditionele silicium (Si)-materialen worden SiC-modules steeds vaker toegepast en gepromoot binnen de auto-industrie. Elektrische voertuigen maken nu gebruik van SiC-modules.

Het veld van nieuwe energievoertuigen wordt een cruciaal slagveld voor de wijdverbreide adoptie ervansiliciumcarbide (SiC)voedingsapparaten en modules. Belangrijke halfgeleiderfabrikanten zetten actief oplossingen in zoals parallelle SiC MOS-configuraties, driefasige elektronische regelmodules met volledige brug en SiC MOS-modules van autokwaliteit, die het aanzienlijke potentieel van SiC-materialen benadrukken. Het hoge vermogen, de hoge frequentie en de hoge vermogensdichtheid van SiC-materialen maken een aanzienlijke vermindering van de omvang van elektronische regelsystemen mogelijk. Bovendien hebben de uitstekende eigenschappen van SiC bij hoge temperaturen aanzienlijke aandacht gekregen binnen de sector van nieuwe energievoertuigen, wat heeft geleid tot een krachtige ontwikkeling en interesse.

Momenteel zijn de meest voorkomende op SiC gebaseerde apparaten SiC Schottky-diodes (SBD) en SiC MOSFET's. Terwijl bipolaire transistors met geïsoleerde poort (IGBT's) de voordelen van zowel MOSFET's als bipolaire junctietransistors (BJT's) combineren,SiCAls halfgeleidermateriaal met brede bandafstand van de derde generatie biedt het betere algehele prestaties vergeleken met traditioneel silicium (Si). De meeste discussies richten zich echter op SiC MOSFET's, terwijl SiC IGBT's weinig aandacht krijgen. Deze ongelijkheid is voornamelijk te wijten aan de dominantie van op silicium gebaseerde IGBT's op de markt, ondanks de talrijke voordelen van SiC-technologie.

Nu halfgeleidermaterialen met een brede bandafstand van de derde generatie aan populariteit winnen, komen SiC-apparaten en -modules in verschillende industrieën naar voren als potentiële alternatieven voor IGBT's. Niettemin heeft SiC IGBT's niet volledig vervangen. De belangrijkste belemmering voor adoptie zijn de kosten; SiC-vermogensapparaten zijn ongeveer zes tot negen keer duurder dan hun silicium-tegenhangers. Momenteel is de reguliere SiC-wafelgrootte vijftien centimeter, waardoor de voorafgaande vervaardiging van Si-substraten noodzakelijk is. Het hogere defectpercentage dat met deze wafels gepaard gaat, draagt ​​bij aan de hogere kosten ervan, waardoor hun prijsvoordelen worden beperkt.

Hoewel er enige inspanningen zijn geleverd om SiC-IGBT's te ontwikkelen, zijn hun prijzen over het algemeen onaantrekkelijk voor de meeste markttoepassingen. In industrieën waar de kosten voorop staan, zijn de technologische voordelen van SiC mogelijk niet zo overtuigend als de kostenvoordelen van traditionele siliciumapparaten. In sectoren zoals de auto-industrie, die minder prijsgevoelig zijn, zijn SiC MOSFET-toepassingen echter verder gevorderd. Desondanks bieden SiC MOSFET's op bepaalde gebieden inderdaad prestatievoordelen ten opzichte van Si IGBT's. Verwacht wordt dat beide technologieën in de nabije toekomst naast elkaar zullen bestaan, hoewel het huidige gebrek aan marktprikkels of technische vraag de ontwikkeling van SiC-IGBT's met hogere prestaties beperkt.

In de toekomst,siliciumcarbide (SiC)Er wordt verwacht dat bipolaire transistors met geïsoleerde poort (IGBT's) voornamelijk zullen worden geïmplementeerd in vermogenselektronische transformatoren (PET's). PET's zijn van cruciaal belang op het gebied van energieconversietechnologie, vooral voor midden- en hoogspanningstoepassingen, waaronder de aanleg van slimme netwerken, energie-internetintegratie, gedistribueerde duurzame energie-integratie en tractie-omvormers voor elektrische locomotieven. Ze hebben brede erkenning gekregen vanwege hun uitstekende regelbaarheid, hoge systeemcompatibiliteit en superieure prestaties op het gebied van de netvoedingskwaliteit.

Traditionele PET-technologie wordt echter geconfronteerd met verschillende uitdagingen, waaronder een lage conversie-efficiëntie, problemen bij het verbeteren van de vermogensdichtheid, hoge kosten en onvoldoende betrouwbaarheid. Veel van deze problemen komen voort uit de spanningsweerstandsbeperkingen van vermogenshalfgeleiderapparaten, die het gebruik van complexe meertrapsseriestructuren in hoogspanningstoepassingen noodzakelijk maken (zoals toepassingen die 10 kV benaderen of overschrijden). Deze complexiteit leidt tot een groter aantal vermogenscomponenten, energieopslagelementen en inductoren.

Om deze uitdagingen aan te pakken, onderzoekt de industrie actief de adoptie van hoogwaardige halfgeleidermaterialen, met name SiC IGBT's. Als halfgeleidermateriaal met een brede bandafstand van de derde generatie voldoet SiC aan de eisen voor toepassingen met hoge spanning, hoge frequentie en hoog vermogen vanwege de opmerkelijk hoge elektrische veldsterkte, de grote bandafstand, de snelle elektronenverzadigingsmigratiesnelheid en de uitstekende thermische geleidbaarheid. SiC IGBT's hebben al uitzonderlijke prestaties laten zien in het midden- en hoogspanningsbereik (inclusief maar niet beperkt tot 10 kV en lager) op het gebied van vermogenselektronica, dankzij hun superieure geleidingseigenschappen, ultrasnelle schakelsnelheden en een breed veilig werkgebied.

Semicorex biedt hoogwaardige kwaliteitSiliciumcarbide. Als u vragen heeft of aanvullende informatie nodig heeft, aarzel dan niet om contact met ons op te nemen.

Neem contact op met telefoonnummer +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com