Applicazioni del carburo di silicio

Tra i componenti principali dei veicoli elettrici, i moduli di potenza automobilistici, che utilizzano principalmente la tecnologia IGBT, svolgono un ruolo cruciale. Questi moduli non solo determinano le prestazioni chiave del sistema di azionamento elettrico, ma rappresentano anche oltre il 40% del costo dell'inverter motore. A causa dei vantaggi significativi dicarburo di silicio (SiC)rispetto ai tradizionali materiali in silicio (Si), i moduli SiC sono stati sempre più adottati e promossi nel settore automobilistico. I veicoli elettrici ora utilizzano moduli SiC.

Il campo dei veicoli a nuova energia sta diventando un campo di battaglia cruciale per la loro adozione su vasta scalacarburo di silicio (SiC)dispositivi e moduli di potenza. I principali produttori di semiconduttori stanno implementando attivamente soluzioni come configurazioni parallele SiC MOS, moduli di controllo elettronico trifase a ponte intero e moduli SiC MOS di livello automobilistico, che evidenziano il potenziale significativo dei materiali SiC. Le caratteristiche di alta potenza, alta frequenza e alta densità di potenza dei materiali SiC consentono una sostanziale riduzione delle dimensioni dei sistemi di controllo elettronico. Inoltre, le eccellenti proprietà alle alte temperature del SiC hanno raccolto notevole attenzione nel settore dei veicoli a nuova energia, portando a un vigoroso sviluppo e interesse.

Attualmente, i dispositivi basati su SiC più comuni sono i diodi Schottky SiC (SBD) e i MOSFET SiC. Mentre i transistor bipolari a gate isolato (IGBT) combinano i vantaggi sia dei MOSFET che dei transistor a giunzione bipolare (BJT),SiC, come materiale semiconduttore ad ampio gap di banda di terza generazione, offre prestazioni complessive migliori rispetto al tradizionale silicio (Si). Tuttavia, la maggior parte delle discussioni si concentra sui MOSFET SiC, mentre gli IGBT SiC ricevono poca attenzione. Questa disparità è dovuta principalmente alla predominanza degli IGBT a base di silicio sul mercato, nonostante i numerosi vantaggi della tecnologia SiC.

Man mano che i materiali semiconduttori ad ampio gap di terza generazione guadagnano terreno, i dispositivi e i moduli SiC stanno emergendo come potenziali alternative agli IGBT in vari settori. Tuttavia, il SiC non ha completamente sostituito gli IGBT. Il principale ostacolo all’adozione è il costo; I dispositivi di potenza in SiC sono circa da sei a nove volte più costosi rispetto ai loro omologhi in silicio. Attualmente, la dimensione del wafer SiC tradizionale è di sei pollici, il che richiede la produzione preventiva di substrati di Si. Il tasso di difetti più elevato associato a questi wafer contribuisce ai loro costi elevati, limitando i vantaggi in termini di prezzo.

Sebbene siano stati compiuti alcuni sforzi per sviluppare gli IGBT SiC, i loro prezzi sono generalmente poco attraenti per la maggior parte delle applicazioni di mercato. Nei settori in cui il costo è fondamentale, i vantaggi tecnologici del SiC potrebbero non essere così convincenti quanto i vantaggi in termini di costi dei tradizionali dispositivi al silicio. Tuttavia, in settori meno sensibili al prezzo, come quello automobilistico, le applicazioni dei MOSFET SiC hanno fatto ulteriori progressi. Nonostante ciò, i MOSFET SiC offrono effettivamente vantaggi prestazionali rispetto agli IGBT Si in alcune aree. Nel prossimo futuro si prevede che entrambe le tecnologie coesisteranno, anche se l’attuale mancanza di incentivi di mercato o di domanda tecnica limita lo sviluppo di IGBT SiC ad alte prestazioni.

In futuro,carburo di silicio (SiC)Si prevede che i transistor bipolari a gate isolato (IGBT) verranno implementati principalmente nei trasformatori elettronici di potenza (PET). I PET sono cruciali nel campo della tecnologia di conversione dell’energia, in particolare per le applicazioni a media e alta tensione, tra cui la costruzione di reti intelligenti, l’integrazione di Internet dell’energia, l’integrazione di energia rinnovabile distribuita e gli inverter di trazione delle locomotive elettriche. Hanno ottenuto ampi riconoscimenti per la loro eccellente controllabilità, l'elevata compatibilità del sistema e le prestazioni di qualità dell'alimentazione superiori.

Tuttavia, la tecnologia PET tradizionale deve affrontare diverse sfide, tra cui una bassa efficienza di conversione, difficoltà nel migliorare la densità di potenza, costi elevati e affidabilità inadeguata. Molti di questi problemi derivano dalle limitazioni della resistenza alla tensione dei dispositivi a semiconduttore di potenza, che richiedono l'uso di complesse strutture in serie multistadio in applicazioni ad alta tensione (come quelle che si avvicinano o superano i 10 kV). Questa complessità porta a un numero maggiore di componenti di potenza, elementi di accumulo di energia e induttori.

Per affrontare queste sfide, l’industria sta studiando attivamente l’adozione di materiali semiconduttori ad alte prestazioni, in particolare gli IGBT SiC. Essendo un materiale semiconduttore ad ampio bandgap di terza generazione, il SiC soddisfa i requisiti per applicazioni ad alta tensione, alta frequenza e alta potenza grazie alla sua intensità del campo elettrico di rottura notevolmente elevata, all'ampio bandgap, alla rapida migrazione della saturazione degli elettroni e all'eccellente conduttività termica. Gli IGBT SiC hanno già dimostrato prestazioni eccezionali nell'intervallo di media e alta tensione (inclusi ma non limitati a 10 kV e inferiori) nel campo dell'elettronica di potenza, grazie alle loro caratteristiche di conduzione superiori, velocità di commutazione ultraveloci e ampia area operativa sicura.

Semicorex offre alta qualitàCarburo di silicio. Se hai domande o hai bisogno di ulteriori dettagli, non esitare a contattarci.

Telefono di contatto n. +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com