การใช้งานซิลิคอนคาร์ไบด์

ในบรรดาองค์ประกอบหลักของยานพาหนะไฟฟ้า โมดูลพลังงานของยานยนต์ ซึ่งใช้เทคโนโลยี IGBT เป็นหลักนั้น มีบทบาทสำคัญ โมดูลเหล่านี้ไม่เพียงแต่กำหนดประสิทธิภาพหลักของระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังคิดเป็นสัดส่วนมากกว่า 40% ของต้นทุนของมอเตอร์อินเวอร์เตอร์อีกด้วย เนื่องจากข้อดีที่สำคัญของซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC)โมดูล SiC ได้รับการยอมรับและส่งเสริมมากขึ้นในอุตสาหกรรมยานยนต์ เหนือกว่าวัสดุซิลิคอน (Si) แบบดั้งเดิม ขณะนี้ยานพาหนะไฟฟ้ากำลังใช้โมดูล ซิซี

อุตสาหกรรมยานยนต์พลังงานใหม่กำลังกลายเป็นสมรภูมิที่สำคัญสำหรับการนำไปใช้อย่างแพร่หลายซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC)อุปกรณ์ไฟฟ้าและโมดูล ผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์รายใหญ่กำลังใช้งานโซลูชัน เช่น การกำหนดค่าแบบขนาน SiC MOS, โมดูลควบคุมอิเล็กทรอนิกส์แบบฟูลบริดจ์สามเฟส และโมดูล SiC MOS ระดับยานยนต์ ซึ่งเน้นย้ำถึงศักยภาพที่สำคัญของวัสดุ SiC ลักษณะพลังงานสูง ความถี่สูง และความหนาแน่นของพลังงานสูงของวัสดุ SiC ช่วยให้สามารถลดขนาดของระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ได้อย่างมาก นอกจากนี้ คุณสมบัติอุณหภูมิสูงที่ยอดเยี่ยมของ SiC ยังได้รับความสนใจอย่างมากในภาคส่วนยานยนต์พลังงานใหม่ ซึ่งนำไปสู่การพัฒนาและความสนใจอย่างแข็งแกร่ง

ในปัจจุบัน อุปกรณ์ที่ใช้ SiC ที่พบบ่อยที่สุดคือ SiC Schottky Diodes (SBD) และ SiC MOSFET ในขณะที่ทรานซิสเตอร์สองขั้วเกทหุ้มฉนวน (IGBT) รวมข้อดีของทั้ง MOSFET และทรานซิสเตอร์สองขั้วทางแยก (BJT)ซิซีเนื่องจากเป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์แบบแถบความถี่กว้างรุ่นที่สาม จึงให้ประสิทธิภาพโดยรวมที่ดีกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับซิลิคอน (Si) แบบดั้งเดิม อย่างไรก็ตาม การสนทนาส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่ SiC MOSFET ในขณะที่ SiC IGBT ได้รับความสนใจเพียงเล็กน้อย ความแตกต่างนี้มีสาเหตุหลักมาจากการครอบงำของ IGBT ที่ใช้ซิลิคอนในตลาด แม้ว่าเทคโนโลยี SiC จะมีประโยชน์มากมายก็ตาม

เนื่องจากวัสดุเซมิคอนดักเตอร์แบบแถบความถี่กว้างรุ่นที่สามได้รับแรงฉุด อุปกรณ์และโมดูล SiC จึงกลายเป็นทางเลือกที่มีศักยภาพแทน IGBT ในอุตสาหกรรมต่างๆ อย่างไรก็ตาม SiC ยังไม่ได้แทนที่ IGBT โดยสมบูรณ์ อุปสรรคหลักในการนำไปใช้คือต้นทุน อุปกรณ์จ่ายไฟ SiC มีราคาแพงกว่าอุปกรณ์ซิลิคอนประมาณหกถึงเก้าเท่า ปัจจุบัน ขนาดเวเฟอร์ SiC กระแสหลักคือ 6 นิ้ว ซึ่งจำเป็นต้องมีการผลิตซับสเตรต Si ก่อน อัตราข้อบกพร่องที่สูงขึ้นที่เกี่ยวข้องกับเวเฟอร์เหล่านี้ส่งผลให้ต้นทุนสูงขึ้น ซึ่งจำกัดความได้เปรียบด้านราคา

แม้ว่าจะมีการพยายามพัฒนา SiC IGBT บ้าง แต่ราคาของ SiC IGBT ก็ไม่น่าสนใจสำหรับการใช้งานส่วนใหญ่ในตลาด ในอุตสาหกรรมที่ต้นทุนเป็นสิ่งสำคัญยิ่ง ข้อได้เปรียบทางเทคโนโลยีของ SiC อาจไม่น่าสนใจเท่าข้อดีด้านต้นทุนของอุปกรณ์ซิลิคอนแบบดั้งเดิม อย่างไรก็ตาม ในภาคส่วนต่างๆ เช่น อุตสาหกรรมยานยนต์ ซึ่งมีความไวต่อราคาน้อยกว่า การใช้งาน SiC MOSFET มีความก้าวหน้ายิ่งขึ้น อย่างไรก็ตาม SiC MOSFET มีข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพมากกว่า Si IGBT ในบางพื้นที่ ในอนาคตอันใกล้นี้ ทั้งสองเทคโนโลยีคาดว่าจะอยู่ร่วมกัน แม้ว่าในปัจจุบันจะขาดแรงจูงใจของตลาดหรือความต้องการทางเทคนิคก็ตาม จะจำกัดการพัฒนา SiC IGBT ที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้น

ในอนาคต,ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC)ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์เกทหุ้มฉนวน (IGBT) คาดว่าจะนำไปใช้ในหม้อแปลงไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์กำลัง (PET) เป็นหลัก PET มีความสำคัญอย่างยิ่งในด้านเทคโนโลยีการแปลงพลังงาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานไฟฟ้าแรงปานกลางและแรงสูง รวมถึงการก่อสร้างโครงข่ายอัจฉริยะ การบูรณาการอินเทอร์เน็ตด้านพลังงาน การบูรณาการพลังงานทดแทนแบบกระจาย และเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบฉุดลากหัวรถจักรไฟฟ้า พวกเขาได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางถึงความสามารถในการควบคุมที่ยอดเยี่ยม ความเข้ากันได้ของระบบในระดับสูง และประสิทธิภาพคุณภาพไฟฟ้าที่เหนือกว่า

อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยี PET แบบดั้งเดิมเผชิญกับความท้าทายหลายประการ รวมถึงประสิทธิภาพในการแปลงต่ำ ความยากลำบากในการเพิ่มความหนาแน่นของพลังงาน ต้นทุนสูง และความน่าเชื่อถือที่ไม่เพียงพอ ปัญหาเหล่านี้จำนวนมากมีสาเหตุมาจากข้อจำกัดด้านความต้านทานแรงดันไฟฟ้าของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์กำลัง ซึ่งจำเป็นต้องใช้โครงสร้างอนุกรมแบบหลายขั้นตอนที่ซับซ้อนในการใช้งานไฟฟ้าแรงสูง (เช่น งานที่กำลังเข้าใกล้หรือเกิน 10 kV) ความซับซ้อนนี้นำไปสู่การเพิ่มจำนวนส่วนประกอบพลังงาน องค์ประกอบกักเก็บพลังงาน และตัวเหนี่ยวนำ

เพื่อจัดการกับความท้าทายเหล่านี้ อุตสาหกรรมกำลังตรวจสอบการนำวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ประสิทธิภาพสูงมาใช้ โดยเฉพาะ SiC IGBT ในฐานะวัสดุเซมิคอนดักเตอร์แถบความถี่กว้างรุ่นที่สาม SiC ตรงตามข้อกำหนดสำหรับการใช้งานไฟฟ้าแรงสูง ความถี่สูง และพลังงานสูง เนื่องจากมีความแรงของสนามไฟฟ้าที่มีการแยกส่วนสูงอย่างน่าทึ่ง แถบความถี่กว้าง อัตราการเคลื่อนตัวของความอิ่มตัวของอิเล็กตรอนอย่างรวดเร็ว และการนำความร้อนที่ดีเยี่ยม SiC IGBT ได้แสดงให้เห็นประสิทธิภาพที่โดดเด่นแล้วในช่วงแรงดันไฟฟ้าปานกลางและสูง (รวมถึงแต่ไม่จำกัดเพียง 10 kV และต่ำกว่า) ภายในสนามอิเล็กทรอนิกส์กำลัง เนื่องจากคุณลักษณะการนำไฟฟ้าที่เหนือกว่า ความเร็วในการสลับที่รวดเร็วเป็นพิเศษ และพื้นที่การทำงานที่ปลอดภัยที่กว้าง

Semicorex นำเสนอคุณภาพสูงซิลิคอนคาร์ไบด์- หากคุณมีข้อสงสัยหรือต้องการรายละเอียดเพิ่มเติม โปรดอย่าลังเลที่จะติดต่อเรา

โทรศัพท์ติดต่อ # +86-13567891907

อีเมล์: sales@semicorex.com