Espérase carburo de silicio para vehículos enerxéticos novos

O silicio sempre foi o material máis usado para a fabricación de chips de semiconductor, principalmente debido á gran reserva de silicio, o custo é relativamente baixo e a preparación é relativamente sinxela. Non obstante, a aplicación de silicio no campo da optoelectrónica e os dispositivos de alta potencia de alta frecuencia está obstaculizado, e o rendemento de operación de silicio en frecuencias altas é deficiente, o que non é adecuado para aplicacións de alta tensión. Estas limitacións fixeron cada vez máis difícil que os dispositivos de enerxía baseados en silicio satisfagan as necesidades de aplicacións emerxentes como novos vehículos enerxéticos e ferrocarril de alta velocidade para un rendemento de alta potencia e de alta frecuencia.

Neste contexto, o carburo de silicio entrou no punto de mira. En comparación cos materiais de semicondutores de primeira e segunda xeración, SIC ten unha serie de excelentes propiedades fisicoquímicas, ademais do ancho de brecha de banda, tamén ten as características do campo eléctrico de alta rotura, alta velocidade de electróns de saturación, alta condutividade térmica, alta densidade de electróns electrónicos e alta mobilidade. O campo eléctrico de descomposición crítica de SIC é 10 veces o de SI e 5 veces o de GAAs, o que mellora a capacidade de soporte, a frecuencia de funcionamento e a densidade de corrente dos dispositivos base SIC e reduce a perda de condución do dispositivo. Xunto a unha maior condutividade térmica que a Cu, o dispositivo non require dispositivos de disipación de calor adicionais para usar, reducindo o tamaño global da máquina. Ademais, os dispositivos SIC teñen perdas de condución moi baixas e poden manter un bo rendemento eléctrico en frecuencias ultra-altas. Por exemplo, cambiar dunha solución de tres niveis baseada en dispositivos SI a unha solución de dous niveis baseados en SIC pode aumentar a eficiencia do 96% ao 97,6% e reducir o consumo de enerxía ata un 40%. Polo tanto, os dispositivos SIC teñen grandes vantaxes en aplicacións de baixa potencia, miniaturizadas e de alta frecuencia.

En comparación co silicio tradicional, o rendemento límite de uso do carburo de silicio é mellor que o do silicio, o que pode satisfacer as necesidades de aplicación de alta temperatura, alta presión, alta frecuencia, alta potencia e outras condicións, e aplicouse o carburo de silicio actual para Dispositivos RF e dispositivos de enerxía.

Os materiais de carburo de silicio poden facer que o tamaño do dispositivo sexa cada vez máis pequeno, e o rendemento é cada vez mellor, polo que nos últimos anos os fabricantes de vehículos eléctricos o favoreceron. Segundo ROHM, un convertedor de 5kW LLCDC/DC, a tarxeta de control de enerxía foi substituída por carburo de silicio en vez de dispositivos de silicio, o peso reduciuse de 7 kg a 0,9 kg e o volume reduciuse de 8755cc a 1350cc. O tamaño do dispositivo SIC é só 1/10 do do dispositivo de silicio da mesma especificación, e a perda de enerxía do sistema MOSFET SI Carbit é inferior a 1/4 do IGBT baseado en silicio, que tamén pode Traia melloras significativas no rendemento do produto final.