Silicon cacbua cho các phương tiện năng lượng mới được dự kiến

Silicon luôn là vật liệu được sử dụng phổ biến nhất để sản xuất chip bán dẫn, chủ yếu là do dự trữ silicon lớn, chi phí tương đối thấp và việc chuẩn bị tương đối đơn giản. Tuy nhiên, việc áp dụng silicon trong lĩnh vực quang điện tử và các thiết bị công suất cao tần số cao bị cản trở và hiệu suất hoạt động của silicon ở tần số cao là kém, không phù hợp với các ứng dụng điện áp cao. Những hạn chế này đã khiến các thiết bị năng lượng dựa trên silicon ngày càng khó khăn trong việc đáp ứng nhu cầu của các ứng dụng mới nổi như xe năng lượng mới và đường sắt tốc độ cao cho hiệu suất cao và tần số cao.

Trong bối cảnh này, silicon cacbua đã được chú ý. So với các vật liệu bán dẫn thế hệ thứ nhất và thứ hai, SIC có một loạt các tính chất hóa lý tuyệt vời, ngoài chiều rộng khoảng cách dải, nó còn có các đặc điểm của điện trường phá vỡ cao, vận tốc điện tử bão hòa cao, độ dẫn nhiệt cao, mật độ điện tử cao cao và khả năng di chuyển cao. Điện trường phân tích quan trọng của SIC gấp 10 lần so với SI và 5 lần so với GAA, giúp cải thiện công suất điện áp, tần số vận hành và mật độ hiện tại của các thiết bị cơ sở SIC và giảm sự mất hệ dẫn của thiết bị. Kết hợp với độ dẫn nhiệt cao hơn CU, thiết bị không yêu cầu các thiết bị tản nhiệt bổ sung để sử dụng, giảm kích thước máy tổng thể. Ngoài ra, các thiết bị SIC có tổn thất dẫn điện rất thấp và có thể duy trì hiệu suất điện tốt ở tần số cực cao. Ví dụ, thay đổi từ giải pháp ba cấp dựa trên các thiết bị SI thành dung dịch hai cấp dựa trên SIC có thể tăng hiệu quả từ 96% lên 97,6% và giảm mức tiêu thụ điện năng lên tới 40%. Do đó, các thiết bị SIC có lợi thế lớn trong các ứng dụng công suất thấp, thu nhỏ và tần số cao.

So với silicon truyền thống, hiệu suất sử dụng của cacbua silicon tốt hơn so với silicon, có thể đáp ứng nhu cầu ứng dụng của nhiệt độ cao, áp suất cao, tần số cao, công suất cao và các điều kiện khác, và cacbua silicon hiện tại đã được áp dụng cho Thiết bị RF và thiết bị nguồn.

Vật liệu silicon cacbua có thể làm cho kích thước của thiết bị ngày càng nhỏ hơn, và hiệu suất ngày càng tốt hơn, vì vậy trong những năm gần đây, các nhà sản xuất xe điện đã ủng hộ nó. Theo RoHM, bộ chuyển đổi LLCDC/DC 5kW, bảng điều khiển năng lượng đã được thay thế bằng cacbua silicon thay vì các thiết bị silicon, trọng lượng đã giảm từ 7kg xuống 0,9kg và khối lượng giảm từ 8755cc xuống 1350cc. Kích thước của thiết bị SIC chỉ là 1/10 so với thiết bị silicon có cùng đặc điểm kỹ thuật và mất năng lượng của hệ thống MOSFET SI là ít hơn 1/4 so với IGBT dựa trên silicon, cũng có thể Mang lại những cải tiến hiệu suất đáng kể cho sản phẩm cuối cùng.