È previsto il carburo di silicio per nuovi veicoli energetici

Il silicio è sempre stato il materiale più comunemente usato per la produzione di chip a semiconduttore, principalmente a causa della grande riserva di silicio, il costo è relativamente basso e la preparazione è relativamente semplice. Tuttavia, l'applicazione del silicio nel campo dell'optoelettronica e dei dispositivi ad alta potenza ad alta frequenza viene ostacolata e le prestazioni operative del silicio alle alte frequenze sono scarse, il che non è adatto per applicazioni ad alta tensione. Queste limitazioni hanno reso sempre più difficile per i dispositivi di alimentazione a base di silicio soddisfare le esigenze di applicazioni emergenti come nuovi veicoli energetici e rotaia ad alta velocità per prestazioni ad alta potenza e ad alta frequenza.

In questo contesto, il carburo di silicio è entrato sotto i riflettori. Rispetto ai materiali a semiconduttore di prima e seconda generazione, SIC ha una serie di eccellenti proprietà fisico -chimiche, oltre alla larghezza del diva e alta mobilità. Il campo elettrico di rottura critico di SIC è 10 volte quello di Si e 5 volte quello di GAAS, che migliora la capacità di tensione di resistenza, la frequenza operativa e la densità di corrente dei dispositivi di base SIC e riduce la perdita di conduzione del dispositivo. Abbinato a una conduttività termica più elevata rispetto a Cu, il dispositivo non richiede ulteriori dispositivi di dissipazione del calore da utilizzare, riducendo la dimensione complessiva della macchina. Inoltre, i dispositivi SIC hanno perdite di conduzione molto basse e possono mantenere buone prestazioni elettriche a frequenze ultra-alte. Ad esempio, il passaggio da una soluzione a tre livelli basata sui dispositivi SI a una soluzione a due livelli basata su SIC può aumentare l'efficienza dal 96% al 97,6% e ridurre il consumo energetico fino al 40%. Pertanto, i dispositivi SIC hanno grandi vantaggi nelle applicazioni a bassa potenza, miniaturizzata e ad alta frequenza.

Rispetto al silicio tradizionale, le prestazioni di limite d'uso del carburo di silicio sono migliori di quelle del silicio, che può soddisfare le esigenze di applicazione di alta temperatura, alta pressione, alta frequenza, alta potenza e altre condizioni e l'attuale carburo di silicio è stato applicato Dispositivi RF e dispositivi di alimentazione.

I materiali in carburo di silicio possono rendere sempre più piccole le dimensioni del dispositivo e le prestazioni stanno migliorando, quindi negli ultimi anni i produttori di veicoli elettrici lo hanno favorito. Secondo ROHM, un convertitore LLCDC/DC da 5 kW, la scheda di controllo dell'alimentazione è stata sostituita da carburo di silicio anziché da dispositivi di silicio, il peso è stato ridotto da 7 kg a 0,9 kg e il volume è stato ridotto da 8755 cc a 1350cc. La dimensione del dispositivo SIC è solo 1/10 di quella del dispositivo in silicio delle stesse specifiche e la perdita di energia del sistema MOSFET di Carbit SI è inferiore a 1/4 di quella dell'IGBT a base di silicio, che può anche Portare significativi miglioramenti delle prestazioni al prodotto finale.