تطبيقات كربيد السيليكون

من بين المكونات الأساسية للسيارات الكهربائية، تلعب وحدات الطاقة الخاصة بالسيارات - التي تستخدم في المقام الأول تقنية IGBT - دورًا حاسمًا. لا تحدد هذه الوحدات الأداء الرئيسي لنظام القيادة الكهربائية فحسب، بل تمثل أيضًا أكثر من 40% من تكلفة عاكس المحرك. نظرا لمزايا كبيرة منكربيد السيليكون (SiC)على مواد السيليكون التقليدية (Si)، تم اعتماد وحدات SiC والترويج لها بشكل متزايد في صناعة السيارات. تستخدم السيارات الكهربائية الآن وحدات SiC.

أصبح مجال مركبات الطاقة الجديدة ساحة معركة حاسمة لاعتمادها على نطاق واسعكربيد السيليكون (SiC)أجهزة ووحدات الطاقة. تعمل الشركات المصنعة الرئيسية لأشباه الموصلات على نشر حلول مثل التكوينات المتوازية SiC MOS، ووحدات التحكم الإلكترونية ذات الجسر الكامل ثلاثية الطور، ووحدات SiC MOS المخصصة للسيارات، والتي تسلط الضوء على الإمكانات الكبيرة لمواد SiC. تسمح خصائص الطاقة العالية والتردد العالي وكثافة الطاقة العالية لمواد SiC بتقليل كبير في حجم أنظمة التحكم الإلكترونية. بالإضافة إلى ذلك، فإن الخصائص الممتازة لدرجة الحرارة العالية لـ SiC قد حظيت باهتمام كبير في قطاع مركبات الطاقة الجديدة، مما أدى إلى تطوير واهتمام قويين.

حاليًا، الأجهزة المعتمدة على SiC الأكثر شيوعًا هي ثنائيات SiC Schottky (SBD) وSiC MOSFETs. في حين أن الترانزستورات ثنائية القطب ذات البوابة المعزولة (IGBTs) تجمع بين مزايا كل من ترانزستورات MOSFET وترانزستورات الوصلة ثنائية القطب (BJTs)،كربيد كربيد، باعتبارها مادة أشباه الموصلات ذات فجوة نطاق واسع من الجيل الثالث، توفر أداءً عامًا أفضل مقارنةً بالسيليكون التقليدي (Si). ومع ذلك، تركز معظم المناقشات على وحدات SiC MOSFETs، في حين تحظى وحدات SiC IGBTs بقدر قليل من الاهتمام. يرجع هذا التفاوت في المقام الأول إلى هيمنة IGBTs القائمة على السيليكون في السوق على الرغم من الفوائد العديدة لتقنية SiC.

مع اكتساب مواد أشباه الموصلات ذات فجوة النطاق الواسعة من الجيل الثالث قوة جذب، تظهر أجهزة ووحدات SiC كبدائل محتملة لـ IGBTs في مختلف الصناعات. ومع ذلك، فإن SiC لم يحل محل IGBTs بشكل كامل. العائق الرئيسي أمام التبني هو التكلفة؛ تعد أجهزة الطاقة المصنوعة من كربيد السيليكون أغلى بحوالي ستة إلى تسعة أضعاف من نظيراتها المصنوعة من السيليكون. في الوقت الحاضر، يبلغ حجم رقاقة SiC السائدة ست بوصات، مما يستلزم التصنيع المسبق لركائز Si. ويساهم ارتفاع معدل العيوب المرتبط بهذه الرقائق في ارتفاع تكاليفها، مما يحد من مزاياها السعرية.

في حين تم بذل بعض الجهود لتطوير SiC IGBTs، فإن أسعارها بشكل عام غير جذابة لمعظم تطبيقات السوق. في الصناعات التي تكون فيها التكلفة ذات أهمية قصوى، قد لا تكون المزايا التكنولوجية لـ SiC مقنعة مثل فوائد التكلفة لأجهزة السيليكون التقليدية. ومع ذلك، في قطاعات مثل صناعة السيارات، والتي هي أقل حساسية للسعر، حققت تطبيقات SiC MOSFET تقدمًا أكبر. على الرغم من ذلك، تقدم وحدات SiC MOSFET بالفعل مزايا أداء مقارنة بوحدات Si IGBTs في مناطق معينة. في المستقبل المنظور، من المتوقع أن تتعايش كلتا التقنيتين، على الرغم من أن النقص الحالي في حوافز السوق أو الطلب الفني يحد من تطوير IGBTs ذات الأداء العالي.

في المستقبل،كربيد السيليكون (SiC)من المتوقع أن يتم تطبيق الترانزستورات ثنائية القطب ذات البوابة المعزولة (IGBTs) بشكل أساسي في محولات الطاقة الإلكترونية (PETs). تعتبر PETs حاسمة في مجال تكنولوجيا تحويل الطاقة، خاصة لتطبيقات الجهد المتوسط ​​والعالي، بما في ذلك بناء الشبكات الذكية، وتكامل إنترنت الطاقة، وتكامل الطاقة المتجددة الموزعة، ومحولات جر القاطرة الكهربائية. لقد اكتسبوا اعترافًا واسع النطاق بقدرتهم الممتازة على التحكم والتوافق العالي مع النظام وأداء جودة الطاقة الفائق.

ومع ذلك، تواجه تكنولوجيا PET التقليدية العديد من التحديات، بما في ذلك انخفاض كفاءة التحويل، والصعوبات في تعزيز كثافة الطاقة، والتكاليف المرتفعة، وعدم كفاية الموثوقية. تنبع العديد من هذه المشكلات من قيود مقاومة الجهد لأجهزة أشباه موصلات الطاقة، والتي تتطلب استخدام هياكل سلسلة معقدة متعددة المراحل في تطبيقات الجهد العالي (مثل تلك التي تقترب أو تتجاوز 10 كيلو فولت). يؤدي هذا التعقيد إلى زيادة عدد مكونات الطاقة، وعناصر تخزين الطاقة، والمحاثات.

ولمواجهة هذه التحديات، تدرس الصناعة بنشاط اعتماد مواد أشباه الموصلات عالية الأداء، وتحديدًا SiC IGBTs. وباعتبارها مادة شبه موصلة ذات فجوة نطاق واسعة من الجيل الثالث، فإن SiC تلبي متطلبات تطبيقات الجهد العالي والتردد العالي والطاقة العالية نظرًا لقوة المجال الكهربائي العالية الانهيار بشكل ملحوظ، وفجوة النطاق الواسعة، ومعدل انتقال تشبع الإلكترون السريع، والتوصيل الحراري الممتاز. لقد أظهرت SiC IGBTs بالفعل أداءً استثنائيًا في نطاق الجهد المتوسط ​​والعالي (بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر 10 كيلو فولت وأقل) في مجال إلكترونيات الطاقة، وذلك بفضل خصائص التوصيل الفائقة وسرعات التبديل فائقة السرعة ومنطقة التشغيل الآمنة الواسعة.

تقدم Semicorex جودة عاليةكربيد السيليكون. إذا كانت لديك أي استفسارات أو كنت بحاجة إلى تفاصيل إضافية، فلا تتردد في الاتصال بنا.

هاتف الاتصال رقم +86-13567891907

البريد الإلكتروني: sales@semicorex.com