Ứng dụng của cacbua silic

Trong số các thành phần cốt lõi của xe điện, mô-đun năng lượng ô tô—chủ yếu sử dụng công nghệ IGBT—đóng một vai trò quan trọng. Các mô-đun này không chỉ quyết định hiệu suất chính của hệ thống truyền động điện mà còn chiếm hơn 40% giá thành của bộ biến tần động cơ. Do những ưu điểm vượt trội củacacbua silic (SiC)Thay vì các vật liệu silicon (Si) truyền thống, các mô-đun SiC ngày càng được áp dụng và phát huy trong ngành công nghiệp ô tô. Xe điện hiện đang sử dụng các mô-đun SiC.

Lĩnh vực phương tiện năng lượng mới đang trở thành một chiến trường quan trọng cho việc áp dụng rộng rãicacbua silic (SiC)thiết bị điện và mô-đun. Các nhà sản xuất chất bán dẫn quan trọng đang tích cực triển khai các giải pháp như cấu hình song song SiC MOS, mô-đun điều khiển điện tử toàn cầu ba pha và mô-đun SiC MOS cấp ô tô, làm nổi bật tiềm năng đáng kể của vật liệu SiC. Các đặc tính công suất cao, tần số cao và mật độ năng lượng cao của vật liệu SiC cho phép giảm đáng kể kích thước của hệ thống điều khiển điện tử. Ngoài ra, các đặc tính nhiệt độ cao tuyệt vời của SiC đã thu hút được sự chú ý đáng kể trong lĩnh vực phương tiện sử dụng năng lượng mới, dẫn đến sự phát triển và quan tâm mạnh mẽ.

Hiện nay, các thiết bị dựa trên SiC phổ biến nhất là điốt SiC Schottky (SBD) và SiC MOSFET. Trong khi các bóng bán dẫn lưỡng cực có cổng cách điện (IGBT) kết hợp các ưu điểm của cả MOSFET và bóng bán dẫn tiếp giáp lưỡng cực (BJT),SiC, là vật liệu bán dẫn dải rộng thế hệ thứ ba, mang lại hiệu suất tổng thể tốt hơn so với silicon truyền thống (Si). Tuy nhiên, hầu hết các cuộc thảo luận đều tập trung vào SiC MOSFET, trong khi SiC IGBT ít được chú ý. Sự chênh lệch này chủ yếu là do sự thống trị của IGBT dựa trên silicon trên thị trường mặc dù công nghệ SiC có rất nhiều lợi ích.

Khi các vật liệu bán dẫn dải rộng thế hệ thứ ba thu hút được sự chú ý, các thiết bị và mô-đun SiC đang nổi lên như những lựa chọn thay thế tiềm năng cho IGBT trong các ngành công nghiệp khác nhau. Tuy nhiên, SiC chưa thay thế hoàn toàn IGBT. Rào cản chính cho việc áp dụng là chi phí; Các thiết bị nguồn SiC đắt hơn khoảng sáu đến chín lần so với các thiết bị silicon tương tự. Hiện tại, kích thước wafer SiC phổ biến là 6 inch, đòi hỏi phải sản xuất chất nền Si trước đó. Tỷ lệ lỗi cao hơn liên quan đến các tấm bán dẫn này góp phần làm tăng chi phí, hạn chế lợi thế về giá của chúng.

Mặc dù một số nỗ lực đã được thực hiện để phát triển SiC IGBT, nhưng giá của chúng nhìn chung không hấp dẫn đối với hầu hết các ứng dụng trên thị trường. Trong những ngành mà chi phí là quan trọng nhất, lợi thế công nghệ của SiC có thể không hấp dẫn bằng lợi ích về chi phí của các thiết bị silicon truyền thống. Tuy nhiên, trong các lĩnh vực như ngành công nghiệp ô tô, vốn ít nhạy cảm hơn với giá cả, các ứng dụng SiC MOSFET đã tiến bộ hơn nữa. Mặc dù vậy, SiC MOSFET thực sự mang lại lợi thế về hiệu suất so với Si IGBT ở một số khu vực nhất định. Trong tương lai gần, cả hai công nghệ dự kiến ​​sẽ cùng tồn tại, mặc dù hiện tại thiếu động lực thị trường hoặc nhu cầu kỹ thuật đã hạn chế sự phát triển của SiC IGBT hiệu suất cao hơn.

Trong tương lai,cacbua silic (SiC)Các bóng bán dẫn lưỡng cực có cổng cách điện (IGBT) dự kiến ​​sẽ được triển khai chủ yếu trong các máy biến áp điện tử công suất (PET). PET rất quan trọng trong lĩnh vực công nghệ chuyển đổi năng lượng, đặc biệt đối với các ứng dụng điện áp trung và cao, bao gồm xây dựng lưới điện thông minh, tích hợp internet năng lượng, tích hợp năng lượng tái tạo phân tán và bộ biến tần kéo đầu máy điện. Chúng đã được công nhận rộng rãi nhờ khả năng điều khiển tuyệt vời, khả năng tương thích hệ thống cao và hiệu suất chất lượng điện năng vượt trội.

Tuy nhiên, công nghệ PET truyền thống phải đối mặt với một số thách thức, bao gồm hiệu suất chuyển đổi thấp, khó khăn trong việc nâng cao mật độ năng lượng, chi phí cao và độ tin cậy không đầy đủ. Nhiều vấn đề trong số này xuất phát từ giới hạn điện trở của các thiết bị bán dẫn công suất, đòi hỏi phải sử dụng các cấu trúc nối tiếp nhiều tầng phức tạp trong các ứng dụng điện áp cao (chẳng hạn như các ứng dụng đạt gần hoặc vượt quá 10 kV). Sự phức tạp này dẫn đến số lượng thành phần năng lượng, bộ phận lưu trữ năng lượng và cuộn cảm tăng lên.

Để giải quyết những thách thức này, ngành đang tích cực nghiên cứu việc áp dụng vật liệu bán dẫn hiệu suất cao, đặc biệt là SiC IGBT. Là vật liệu bán dẫn vùng cấm rộng thế hệ thứ ba, SiC đáp ứng các yêu cầu cho các ứng dụng điện áp cao, tần số cao và công suất cao nhờ cường độ điện trường đánh thủng cao, vùng cấm rộng, tốc độ di chuyển bão hòa electron nhanh và độ dẫn nhiệt tuyệt vời. SiC IGBT đã chứng tỏ hiệu suất vượt trội ở dải điện áp trung bình và cao (bao gồm nhưng không giới hạn ở 10 kV trở xuống) trong lĩnh vực điện tử công suất, nhờ đặc tính dẫn điện vượt trội, tốc độ chuyển mạch cực nhanh và vùng hoạt động an toàn rộng.

Semicorex cung cấp chất lượng caocacbua silic. Nếu bạn có bất kỳ thắc mắc hoặc cần thêm chi tiết, xin vui lòng liên hệ với chúng tôi.

Số điện thoại liên hệ +86-13567891907

Email: sales@semicorex.com