В ближайшие годы рынок электронных устройств и логические платы растут дополнительными скачками. Но как электроника и полупроводники инфильтрируют новые индустрии и продукты, конструкторы и производители всегда охотятся за лучшими и умными способами производства эти жизненно важные компоненты.
Полупроводники карбида кремния одно такое развитие. Но чтобы чем мы обязаны их росту популярности? И какие устройства сделали переключатель — или планируете в ближайшее время?
Карбид кремния отвечает общий кремний Просчеты
Полупроводники силы карбида кремния (SiC) стоят вне от общего полупроводники кремния (также называемые "IGBTs") по нескольким причинам, большинство из которых связано с внутренними ограничениями самого кремния. Когда использованный в приведенных в действие электронных устройствах и электрических системах, дисплеи кремния:
Ограниченная теплопроводность Сложность переключения частот в некоторых приложениях Низкая энергия зазора в полосе частот Более высокие потери мощности
С этими ограничениями в разуме, препятствуйте нам принять более близкий взгляд на преимущества введенные также вызванными полупроводниками силы карбида кремния ( "SiC MOSFETs").
Карбид Кремния Выдерживает Более Высоко Напряжения
Полупроводники силы сделанные от карбида кремния способны выдерживать напряжения тока до 10 времен выше, чем обычный кремний. Это, в свою очередь, имеет ряд последствия для сложности и стоимости системы.
Потому что SiC терпит более высокие напряжения тока, электрические системы построенные на кремнии полупроводники карбида требуют меньше переключателей последовательно. Это значит более простой и более надежные планы системы так же, как более низкие цены для Спасибо изготовителей уменьшенное количество компонентов.
Карбид кремния работает на более высоком Температурном
Распространении электронной продукции по всему миру означает множество типов устройств, которые должны работать в переменных или жестких условиях , таких как более высокие температурный. Кремний карбид сияет и здесь.
Общие IGBTs кремния демонстрируют относительно плохую степень теплопроводность. Полупроводники силы сделанные от кремния вообще расклассифицированный для того чтобы работать как предположено в температурах не больших чем 150C. Внутри сравнение, полупроводники SiC могут поддерживать функциональность и герметичность на температурах 200C или больше, спасибо aтермальная проводимость которая улучшает на общем кремнии фактором 3. Следует отметить, однако, что большинство коммерческих полупроводники этого типа все еще получают порекомендованную номинальность температуры 175C или около того.
Как с более высокими номинальностями напряжения тока упомянутыми ранее, более высоко оценки температуры также играют свою роль в уменьшении сложности проектирования системы, повышение надежности и снижение затрат для производителей. Спасибо SiCполупроводники, конструкторы системы могут использовать более малые и немногие конденсаторы и индукторы хранения, который приносит вниз общую стоимость электрической системы.
В каких отраслях и продуктах SiC Полупроводники Наиболее Полезны?
Все чаще автомобильный рынок становится "нулевой точкой" для спрос и инновации в полупроводниках из карбида кремния. Между 2016 и 2017 годами, рынок силовых устройств SiC подскочил с $ 248 млн до $ 302 млн. Компании как Тесла, Тойота и другие, которые водят пакет оперируя понятиями рационализаторства электротранспорта, большие причины для этого более высоко требовать.
Электрические и беспилотные транспортные средства с бортовыми зарядными устройствами и инверторы тракции главные кандидаты для полупроводников SiC. Но это далеко от единственных высоковольтных применений к которым MOSFETs SiC хорошо подходящий. Здесь некоторые из других индустрий и продуктов где кремний карбид находит дом в дизайне электрической системы:
Военная система Сенсорная система Инверторы солнечной энергии и другие источники питания Ветряные двигатели
так является частью иерархии полупроводниковых материалов, которая соответствует диапазону мощности по необходимости. Общий кремний исторически материал выбора для силы требования 5 Вольтов или ниже. Затем появился галлий-нитрид (GaN), который выполняет наилучшим образом в системах колебаясь до 1.000 Вольтов. SiC появился как полупроводниковый материал выбора для системных конструкций, которые должны вместить 1000 вольт или больше . SiC и GaN были разработаны и вошли в моду более или менее в тандеме, но SiC ” зацепился " на рынке так, как Ган не зацепился.
Вот как сравниваются показатели band gap этих трех основных технологий semi:
Общий зазор диапазона кремния: 1.1 eVЗазор диапазона SiC: 3.3 eVGAN band gap: 3.4 eV
Помнить что более широкий зазор в полосе частот приводит к в электрической системе которая может побежать на более высоком напряжения. Это делает SIC и GAN комплементарными и несколько подобными продуктами.
Этот иерархия полупроводниковых материалов приводит к различным уровням потерь энергии также. По мнению экспертов, использование SiC в электродвигателях может снизить мощность потери впечатляющие 80 процентов . В поверните, это значит что конструкторы могут включать более малые батареи, но наслаждаются более низким требования к электрической мощности и цены, без жертвовать эксплуатационные характеристики изделия.
Есть ли обратная сторона карбида кремния Полупроводники?
Для время быть, цена один из немногих заметных недостатков в приносить SiC semi технология в более широкое разнообразие продуктов электрических и силы. SiC полупроводник смог стоить 5 времен столько, сколько общий кремний IGBT. Тем не менее, несколько более высокие цены ценность компромисса делая для много продукта и проектировщики энергосистем. .