Varför kiselkarbid är en kritisk komponent i kraftsystem för elbilar och förnybar energi

Kiselkarbidtekniken har snabbt börjat användas i kraftsystem för elfordon och applikationer för förnybar energi och erbjuder många fördelar, bland annat högre effektivitet, lägre kostnader och mindre systemavtryck. Upptäck varför kiselkarbidens mångsidighet har lett till dess breda användning i olika systemtillämpningar.

Onsemi erbjuder omfattande vertikalt integrerad SiC-tillverkningskapacitet som spänner över boule-tillväxt, substratbearbetning, epitaxi, enhetstillverkning och toppmoderna IC och moduler. Upptäck tre övertygande skäl att välja våra EliteSiC-familjelösningar när du omvandlar hållbar energi för morgondagen.

Hög temperatur

SiC är ett av de få halvledarmaterial som klarar höga temperaturer, vilket gör det till ett oumbärligt material i kraft- och sensorapplikationer för höga temperaturer. Tack vare sina enastående fysikaliska egenskaper - hög drifthastighet för mättnadselektroner, snabb omkopplingshastighet och högre elektriskt fält än kisel (Si) - leder SiC till ökad effektivitet till lägre kostnader i system som effektomvandlare, effekttransistorer och motorstyrenheter.

Industriella applikationer som pumpar, oljeraffinaderier och gruvor utsätter ofta utrustningen för enorma påfrestningar under tuffa och farliga förhållanden, vilket ställer krav på prestanda och tillförlitlighet oavsett temperaturvariationer. Sensorer av kiselkarbid (SiC) har blivit det material som används för intelligenta IoT-sensorer i sådana miljöer för att göra det möjligt för enheter att fungera under krävande och farliga omständigheter.

SiC:s höga temperaturbeständighet gör det till ett idealiskt materialval för industriella IoT-enheter som arbetar i tuffa och giftiga miljöer, som gruvor och pumpanläggningar, där åtkomst kan vara utmanande eller oöverkomligt dyrt. SiC gör det möjligt för dessa enheter att klara högre driftstemperaturer samtidigt som de förblir tillförlitliga under hela sin livslängd.

SiC-produkter kräver en rigorös metodik för kvalitet och tillförlitlighet som börjar redan på designstadiet. Onsemi har använt sin erfarenhet av kiselbaserade krafthalvledare för att utveckla en omfattande process- och testkapacitet som kan kvalificera och på ett säkert och ansvarsfullt sätt lansera SiC-produkter upp till 1200 V. Detta tillvägagångssätt innefattar rigorös designmetodik, strikt produktionsövervakning, tillverkningskontrollåtgärder, screeningprocedurer, screeningplaner samt noggranna kvalificeringsplaner.

Högspänning

Kiselkarbid (SiC) tål hög spänning, vilket gör det lämpligt för eliminering av parasitära komponenter och ökad systemeffektivitet. Dessutom ger SiC högre effekttäthet tack vare ett mindre fotavtryck och färre komponenter.

Onsemis EliteSiC-familj av MOSFET- och diodlösningar erbjuder ett brett urval av produktfamiljer som har utformats för att tillgodose olika applikationsspänningar upp till 1700 V. Med anpassade paket för att möta kundapplikationer och högre tillförlitlighet, lägre switchförluster och snabbare återhämtningstider än deras Si-motsvarigheter, ger EliteSiC-enheter överlägsna lösningar.

Onsemis EliteSiC-kraftaggregat monteras med hjälp av råa SiC-material i form av en boule. Efter att ha bearbetats genom tillverkningssteg skärs denna transparenta wafer upp i enskilda enhetsdysor för monterings- och teständamål.

Onsemi skiljer sig från andra halvledartillverkare med sin vertikala integrationsmodell och ger kunderna en enda källa för högkvalitativa kraftaggregat som tål de höga temperaturer och spänningar som är förknippade med elfordons (EV) traktionsomriktare. Detta gör det möjligt för fordonstillverkare och deras tier 1-leverantörer att påskynda tiden till marknaden genom att snabbt iterera mot optimala konstruktioner och samtidigt minska riskerna med snabbare testvändning, särskilt viktigt när det gäller en ny teknik som SiC.

Hög effektivitet

Kiselkarbidens överlägsna materialegenskaper gör att den kan leda ström genom mindre områden med minskat värmemotstånd. Detta leder till högre effektivitet eftersom mer effekt levereras vid lägre fotavtryck. Dessutom innebär den minskade storleken färre passiva komponenter, vilket ytterligare sänker de totala kostnaderna och vikten.

SiC-lösningar har vanligtvis lägre material- och systemkostnader än sina kiselbaserade motsvarigheter, vilket leder till betydande kostnadsbesparingar i branscher som energiinfrastruktur, industriella frekvensomriktare och laddningsstationer för elbilar.

Onsemis avancerade förpackningstekniker bidrar också till lägre kostnader genom att förbättra värmeavledningen och möjliggöra tunnare formfaktorer, vilket minskar kraven på kylsystemens storlek - en kostnad som ofta är förknippad med högpresterande enheter.

Kompakta enhetspaket hjälper också till att minimera parasiteffekter och förbättra systemets tillförlitlighet - viktiga överväganden i höghastighetsapplikationer som har blivit vanliga för både elfordon (EV) och energilagringssystem. Onsemis 1,7kV EliteSiC MOSFETs och Schottky-dioder med en lavinklassning på 1,7kV är utmärkta lösningar för användning i växelriktare, off-board-laddare och DC-DC-omvandlare.

Låg kostnad

Kiselkarbid är en integrerad komponent i högeffektsaggregat avsedda för elfordon och energiinfrastruktur, men med en snabbt ökande efterfrågan som överstiger tillgången har det uppstått brist på kiselkarbid och därför måste utveckling och driftsättning av intelligenta kraftlösningar ske snabbare.

En av de största utmaningarna för tillverkare av originalutrustning och fordonstillverkare när det gäller leveranskedjor är att se till att komponenterna kommer fram i tid. Förseningar kan kosta intäkter eller äventyra målen för utsläppsminskningar; det är därför det är absolut nödvändigt att samarbeta med en integrerad vertikalt integrerad leverantör som kan erbjuda leveranssäkerhet under hela designcykeln.

Onsemi har gjort betydande investeringar för att möta detta marknadsbehov genom att utöka sin kapacitet och gå mot 8-tums plattformskapacitet vid sin fabrik i Bucheon, samt genom att femdubbla substratverksamheten.

Onsemi kommer också att fyrdubbla produktionen av enheter och moduler på denna plats, vilket gör det möjligt att erbjuda branschledande enheter till mycket konkurrenskraftiga priser.

Dessa förbättringar kommer att göra det möjligt för kunderna att implementera intelligent kraft- och sensorteknik för megatrender som fordonselektrifiering och säkerhet, hållbara energinät och industriell automation. Onsemi tillhandahåller ett brett utbud av kraftkomponenter som SiC MOSFETs och grinddrivdon i olika förpackningar för att passa olika applikationer och miljöer samt referensdesigner, applikationsanteckningar, simuleringsmodeller/verktyg och mer för att påskynda införandet av sådan teknik.