Produits en carbure de silicium

Le carbure de silicium (SiC) est un matériau céramique dur composé de silicium et de carbone. Naturellement présent dans les dépôts minéraux de moissanite, le carbure de silicium est produit en masse depuis 1893 pour être utilisé comme abrasif.

Le SiC est un matériau idéal pour les applications de puissance en raison de ses propriétés inhérentes. Les MOSFET et les diodes Schottky en SiC, conditionnés à la fois séparément et dans des modules de puissance, offrent des performances exceptionnelles avec une capacité de courant plus élevée, une inductance parasite réduite et une fiabilité accrue, même dans des conditions environnementales difficiles.

Électronique de puissance

L'électronique de puissance joue un rôle essentiel dans la conversion, le contrôle et la transmission de l'électricité à des échelles allant du kilowatt au gigawatt. En tant qu'outils multiples pour le développement du secteur de l'énergie vers la neutralité carbone, ils facilitent le couplage des secteurs et la gestion intelligente de l'énergie tout en relevant les défis associés au flux d'énergie dynamique sur de larges gammes de fréquences.

Les semi-conducteurs de puissance fabriqués à l'aide de SiC offrent une efficacité et des performances nettement supérieures à celles de leurs équivalents en silicium, ce qui constitue une alternative rentable pour les systèmes d'alimentation clés tels que les onduleurs, les chargeurs embarqués, les convertisseurs DC/DC et les onduleurs solaires. En outre, leur utilisation soutient les initiatives de l'industrie des transports en faveur de l'e-mobilité en offrant une charge de batterie plus efficace tout en améliorant les performances globales du véhicule.

Wolfspeed fournit à l'industrie l'une des plus vastes sélections de matériaux SiC de type n et d'options d'épitaxie disponibles, permettant aux dispositifs de puissance avec des couches de dérive très minces d'atteindre des tensions de résistance élevées.

Le SiC est l'un des matériaux semi-conducteurs composés à plus faible dilatation thermique, offrant une faible dilatation thermique et d'excellentes propriétés de dureté et de rigidité, idéales pour les applications énergétiques. En outre, ses propriétés optiques en font un matériau approprié pour les miroirs des grands télescopes astronomiques. Sur le plan industriel, le SiC est disponible dans des qualités (pureté 92-98%) et des tailles de particules qui le rendent adapté aux applications abrasives telles que l'abrasion et le sablage, ainsi que le meulage de précision et le lapidaire, grâce à sa durabilité, son faible coût et ses propriétés supérieures en matière de résistance à l'usure.

Stockage de l'énergie

Les systèmes de stockage de l'énergie électrique sont constitués de batteries ou de piles à combustible qui stockent et libèrent des charges chimiques en cas de besoin afin d'accroître la fiabilité du réseau électrique pendant les heures de pointe et les situations d'urgence, d'alimenter les entreprises et les habitations dans ces situations et d'accroître la résilience du réseau.

L'utilisation du stockage de l'énergie pour gérer les charges liées à la demande (pics de prix) permet de réduire les factures d'électricité des clients tout en diminuant les émissions de carbone. Les clients peuvent éviter de payer des tarifs d'électricité élevés pendant les périodes de forte demande, comme les vagues de chaleur lorsque les climatiseurs fonctionnent à plein régime, ce qui leur permet d'économiser de l'argent et de réduire les émissions de gaz à effet de serre.

Lorsqu'il est déployé aux côtés d'énergies renouvelables intermittentes telles que le solaire et l'éolien, le stockage de l'énergie peut maximiser leur production et contribuer à prévenir ou à minimiser les pannes d'électricité dues aux conditions météorologiques ou à des problèmes d'infrastructure du réseau, ce qui permet de limiter les importations coûteuses de combustibles fossiles tout en améliorant la sécurité de l'approvisionnement - tout en ouvrant des possibilités de développement de nouvelles installations de production dans les régions qui n'ont pas accès à l'électricité propre.

Contrairement aux sources de production conventionnelles qui nécessitent des centrales électriques complexes et coûteuses pour fonctionner de manière sûre et fiable, les systèmes de stockage d'énergie sont instantanément répartissables, ce qui leur permet de fonctionner à la fois comme production et comme charge sur le réseau - améliorant ainsi l'efficacité du réseau, soulageant la congestion de la transmission et augmentant la flexibilité opérationnelle, tout en ne subissant que rarement des incendies produisant une fumée importante ou des émanations toxiques.

Automobile

Les entreprises et les gouvernements utilisent les codes de classification industrielle standard (codes SIC) pour classer les industries. Les entreprises utilisent les codes SIC pour identifier leurs concurrents, leurs clients potentiels et créer des campagnes de marketing ciblées, tandis que les banques et les créanciers les examinent également lorsqu'ils étudient les demandes de crédit. En outre, ces codes SIC gouvernementaux normalisés peuvent souvent être trouvés dans des bases de données en ligne.

Les dispositifs de puissance SiC ont fait l'objet d'une demande incroyable en raison de l'essor rapide des nouveaux véhicules à énergie (NEV). Leur densité de puissance élevée permet aux fabricants de NEV d'accroître la flexibilité de la conception tout en réduisant les coûts du système. Les modules CoolSiC(tm) dotés d'une telle densité de puissance ont permis aux fabricants de NEV de tirer parti d'une taille et d'un poids réduits pour améliorer la flexibilité de la conception tout en réduisant simultanément les coûts du système.

Les fabricants de NEV se tournent de plus en plus vers la technologie SiC pour leurs onduleurs de traction, leurs convertisseurs DC-DC et leurs chargeurs embarqués afin d'améliorer l'efficacité et de raccourcir le temps de charge. Le SiC offre des avantages que les semi-conducteurs au silicium traditionnels ne peuvent pas offrir, tels qu'une densité de puissance plus élevée par unité de poids et des besoins de refroidissement réduits.

Semikron Danfoss a présenté ses solutions automobiles pour les contrôleurs de moteur électroniques lors du salon PCIM Asia 2024. Celles-ci comprenaient leurs produits de commande de moteur de module de puissance SiC eMPack(tm) Drive 1200 V de deuxième génération, ainsi que les puces de pilotage EiceDRIVER(tm) 1EDI30XX de troisième génération et les capteurs de courant à noyau non magnétique ; offrant une réduction de la perte de puissance jusqu'à 20% pendant les applications de commutation dure tout en augmentant l'efficacité de la charge à bord grâce aux systèmes OBC et en utilisant des MOSFET SiC qui ont considérablement réduit la dissipation de chaleur, ce qui a permis des conceptions plus petites et plus légères qu'auparavant.

Militaire

Les opérations militaires exigent des équipements très performants capables de résister à une utilisation rigoureuse dans des environnements difficiles. Le SiC constitue un moyen idéal de réduire la taille, le poids et la consommation d'énergie des systèmes militaires tout en augmentant la vitesse, l'efficacité et la fiabilité.

Les semi-conducteurs de puissance à large bande passante basés sur le SiC dépassent les performances de la technologie de puissance conventionnelle au silicium (Si) en offrant une densité de puissance et un rendement plus que doublés ; cependant, en raison des restrictions d'emballage des technologies de puissance conventionnelles, ils restent indisponibles pour les applications militaires et commerciales.

Les armures dotées de plaques en carbure de silicium protègent le personnel militaire, les forces de l'ordre et les équipes de sécurité contre les balles, les éclats d'obus et les projectiles perforants. Leur légèreté en fait un matériau de prédilection pour la protection des armures, car elle permet aux soldats et aux agents des forces de l'ordre d'accomplir leurs missions plus librement, sans être gênés par des armures lourdes et encombrantes.

Les équipements militaires, tels que les radars et les systèmes de communication, peuvent tirer parti de la capacité du SiC à gérer des signaux à plus haute fréquence avec une largeur de bande, une portée et une résolution accrues. Le SiC peut également améliorer les alimentations électriques, les amplificateurs RF et les capteurs utilisés dans des applications exigeantes telles que les réseaux 5G, ainsi que les techniques de contrôle de la qualité de l'environnement, telles que les technologies plasma pour l'élimination des substances per- et polyfluoroalkyles (PFAS) de la contamination des sols.