Το καρβίδιο του πυριτίου για νέα ενεργειακά οχήματα αναμένεται

Το πυρίτιο ήταν πάντα το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο υλικό για την κατασκευή τσιπ ημιαγωγών, κυρίως λόγω του μεγάλου αποθεματικού πυριτίου, το κόστος είναι σχετικά χαμηλό και το παρασκεύασμα είναι σχετικά απλό. Ωστόσο, παρεμποδίζεται η εφαρμογή πυριτίου στον τομέα της οπτοηλεκτρονικής και των συσκευών υψηλής συχνότητας υψηλής συχνότητας και η απόδοση λειτουργίας του πυριτίου σε υψηλές συχνότητες είναι φτωχή, η οποία δεν είναι κατάλληλη για εφαρμογές υψηλής τάσης. Αυτοί οι περιορισμοί έχουν καταστήσει όλο και πιο δύσκολο για τις συσκευές ισχύος που βασίζονται σε πυρίτιο να καλύψουν τις ανάγκες των αναδυόμενων εφαρμογών, όπως τα νέα ενεργειακά οχήματα και η σιδηροτροχιά υψηλής ταχύτητας για επιδόσεις υψηλής ισχύος και υψηλής συχνότητας.

Σε αυτό το πλαίσιο, το Carbide του Silicon έχει έρθει στο προσκήνιο. Σε σύγκριση με τα υλικά ημιαγωγών πρώτης και δεύτερης γενιάς, η SIC έχει μια σειρά από εξαιρετικές φυσικοχημικές ιδιότητες, εκτός από το πλάτος του χάσματος της ζώνης, έχει επίσης τα χαρακτηριστικά του ηλεκτρικού πεδίου υψηλής διάσπασης, υψηλής ταχύτητας ηλεκτρονίων, υψηλής θερμικής αγωγιμότητας, υψηλής πυκνότητας ηλεκτρονίων και υψηλή κινητικότητα. Το ηλεκτρικό πεδίο κρίσιμης διάσπασης του SIC είναι 10 φορές αυτό του SI και 5 φορές αυτό του GAAS, το οποίο βελτιώνει την ικανότητα τάσης αντοχής, τη συχνότητα λειτουργίας και την πυκνότητα ρεύματος των συσκευών βάσης SIC και μειώνει την απώλεια αγωγιμότητας της συσκευής. Σε συνδυασμό με υψηλότερη θερμική αγωγιμότητα από το Cu, η συσκευή δεν απαιτεί πρόσθετες συσκευές διάχυσης θερμότητας για χρήση, μειώνοντας το συνολικό μέγεθος του μηχανήματος. Επιπλέον, οι συσκευές SIC έχουν πολύ χαμηλές απώλειες αγωγιμότητας και μπορούν να διατηρήσουν καλές ηλεκτρικές επιδόσεις σε εξαιρετικά υψηλές συχνότητες. Για παράδειγμα, η αλλαγή από διάλυμα τριών επιπέδων που βασίζεται σε συσκευές SI σε διάλυμα δύο επιπέδων που βασίζεται στο SIC μπορεί να αυξήσει την απόδοση από 96% σε 97,6% και να μειώσει την κατανάλωση ενέργειας έως και 40%. Ως εκ τούτου, οι συσκευές SIC έχουν μεγάλα πλεονεκτήματα σε εφαρμογές χαμηλής ισχύος, μικροσκοπικής και υψηλής συχνότητας.

Σε σύγκριση με το παραδοσιακό πυρίτιο, η απόδοση ορίου χρήσης του καρβιδίου πυριτίου είναι καλύτερη από αυτή του πυριτίου, η οποία μπορεί να καλύψει τις ανάγκες εφαρμογής υψηλής θερμοκρασίας, υψηλής πίεσης, υψηλής συχνότητας, υψηλής ισχύος και άλλων συνθηκών και το τρέχον καρβίδιο του πυριτίου έχει εφαρμοστεί σε Συσκευές RF και συσκευές ισχύος.

Τα υλικά καρβιδίου πυριτίου μπορούν να κάνουν το μέγεθος της συσκευής μικρότερο και μικρότερο και η απόδοση βελτιώνεται και καλύτερη, έτσι τα τελευταία χρόνια, οι κατασκευαστές ηλεκτρικών οχημάτων το ευνοούσαν. Σύμφωνα με τον Rohm, έναν μετατροπέα 5kW LLCDC/DC, ο πίνακας ελέγχου ισχύος αντικαταστάθηκε από καρβίδιο πυριτίου αντί για συσκευές πυριτίου, το βάρος μειώθηκε από 7kg σε 0,9kg και ο όγκος μειώθηκε από 8755cc σε 1350cc. Το μέγεθος της συσκευής SIC είναι μόνο το 1/10 της συσκευής πυριτίου της ίδιας προδιαγραφής και η απώλεια ενέργειας του συστήματος MOSFET Si Carbit είναι μικρότερο από το 1/4 του IGBT με βάση το πυρίτιο, το οποίο μπορεί επίσης να Φέρτε σημαντικές βελτιώσεις απόδοσης στο τελικό προϊόν.