Kiselkarbid (SiC) är ett hårt, keramiskt material som består av kisel och kol. SiC finns naturligt i mineralfyndigheter av moissanit och har massproducerats sedan 1893 för att användas som slipmedel.
SiC är ett idealiskt material för kraftapplikationer tack vare sina inneboende egenskaper. MOSFET:er och Schottky-dioder i SiC, som är monterade både separat och i kraftmoduler, ger enastående prestanda med högre strömkapacitet, minskad stray-induktans och ökad tillförlitlighet även under tuffa miljöförhållanden.
Kraftelektronik
Kraftelektronik spelar en viktig roll när det gäller att omvandla, styra och överföra elektricitet i skalor från kilowatt till gigawatt. Som multiverktyg för energisektorns utveckling mot koldioxidneutralitet underlättar de sektorkoppling och intelligent energihantering samtidigt som de möter utmaningar i samband med dynamiskt kraftflöde över breda frekvensområden.
Effekthalvledare tillverkade med SiC har betydligt högre effektivitet och prestanda än motsvarande kiselprodukter, vilket ger kostnadseffektiva alternativ för viktiga kraftsystem som växelriktare, ombordladdare, DC/DC-omvandlare och solcellsväxelriktare. Dessutom stöder användningen av SiC transportindustrins initiativ för e-mobilitet genom att erbjuda effektivare batteriladdning samtidigt som fordonens prestanda förbättras.
Wolfspeed förser industrin med ett av de bredaste urvalen av SiC-material av n-typ och epitaxialternativ som finns tillgängliga, vilket gör det möjligt för kraftaggregat med mycket tunna driftlager att uppnå höga motståndsspänningar.
SiC är ett av de halvledarmaterial som har lägst termisk expansion och erbjuder låg termisk expansion samt utmärkta hårda och styva egenskaper som är idealiska för krafttillämpningar. Dessutom gör dess optiska egenskaper det lämpligt som spegelmaterial i stora astronomiska teleskop. Industriellt sett finns SiC i kvaliteter (renhet 92-98%) och partikelstorlekar som gör det lämpligt för abrasiva tillämpningar som slipning och blästring samt precisionsslipning och lapidarium tack vare dess hållbarhet, låga kostnad och överlägsna slitstyrka.
Lagring av energi
Lagringssystem för elektrisk energi består av batterier eller bränsleceller som lagrar och frigör kemiska laddningar vid behov för att öka elnätets tillförlitlighet under rusningstid och i nödsituationer, vilket ger el till företag och hushåll under dessa situationer och ökar elnätets motståndskraft.
Genom att använda energilagring för att hantera efterfrågeavgifter (pristoppar) minskar kundernas elräkningar samtidigt som koldioxidutsläppen minskar. Kunderna kan undvika att betala höga elpriser under perioder med hög efterfrågan på el, t.ex. värmeböljor när luftkonditioneringen går för fullt, och på så sätt spara pengar och utsläpp.
När energilagring används tillsammans med intermittenta förnybara energikällor som sol och vind kan den maximera deras produktion och bidra till att förhindra eller minimera strömavbrott som orsakas av väder eller problem med nätinfrastrukturen, vilket bidrar till att begränsa den kostsamma importen av fossila bränslen och samtidigt förbättra försörjningstryggheten - samtidigt som det öppnar möjligheter att utveckla nya produktionsanläggningar i områden utan tillgång till ren el.
I motsats till konventionella produktionskällor som kräver komplexa och kostsamma kraftverk för att fungera säkert och tillförlitligt, kan energilagringssystem omedelbart dispatchas, vilket gör att de kan fungera både som produktion och belastning på nätet - vilket ger förbättrad näteffektivitet, avlastar överföringen och ökar driftsflexibiliteten samtidigt som det sällan uppstår bränder som producerar betydande rök eller giftiga ångor.
Fordon
Företag och myndigheter använder SIC-koder (Standard Industrial Classification) för att klassificera branscher. Företag använder SIC-koder för att identifiera konkurrenter, potentiella kunder och skapa riktade marknadsföringskampanjer, medan banker och kreditgivare också tittar på dem när de överväger kreditansökningar. Dessutom kan dessa standardiserade SIC-koder för myndigheter ofta hittas i databaser online.
SiC-strömförsörjningsenheter har fått en otrolig efterfrågan i takt med att nya energifordon (NEV) fortsätter sin snabba ökning. Den höga effekttätheten gör det möjligt för NEV-tillverkare att öka designflexibiliteten och samtidigt sänka systemkostnaderna. CoolSiC(tm)-moduler med sådan effekttäthet har gjort det möjligt för NEV-tillverkare att dra nytta av minskad storlek och vikt för att förbättra designflexibiliteten samtidigt som systemkostnaderna sänks.
NEV-tillverkare använder i allt högre grad SiC-teknik i sina traktionsomriktare, DC-DC-omvandlare och ombordladdare för att förbättra effektiviteten och förkorta laddningstiden. SiC erbjuder fördelar som traditionella halvledare av kisel inte kan erbjuda, t.ex. högre effekttäthet per viktenhet och lägre kylbehov.
Semikron Danfoss visade upp sina fordonslösningar för elektroniska motorstyrningar på PCIM Asia 2024. Dessa inkluderade deras andra generationens 1200 V eMPack(tm) Drive SiC power module motorstyrningsprodukter samt tredje generationens EiceDRIVER(tm) 1EDI30XX drivchip och icke-magnetiska kärnströmgivare; vilket ger upp till 20% effektförlustreduktion under hårda växlingsapplikationer samtidigt som laddningseffektiviteten ombord ökar genom OBC-system och användning av SiC MOSFETs som kraftigt minskade värmeavledningen vilket möjliggjorde mindre, lättare konstruktioner än tidigare.
Militär
Militära operationer kräver högpresterande utrustning som kan hantera rigorös användning i tuffa miljöer. SiC är ett perfekt sätt att minska storlek, vikt och strömförbrukning i militära system och samtidigt öka hastighet, effektivitet och tillförlitlighet.
Krafthalvledare med brett bandgap baserade på SiC överträffar prestandan hos konventionell kraftteknik baserad på kisel (Si) genom att erbjuda mer än dubbel effekttäthet och effektivitet, men på grund av förpackningsbegränsningar för konventionell kraftteknik är de fortfarande inte tillgängliga för militära och kommersiella tillämpningar.
Pansar med kiselkarbidplattor ger militär personal, brottsbekämpande myndigheter och säkerhetsteam skydd mot kulor, splitter och pansarbrytande skott. Deras lätta material gör dem till ett favoritmaterial för pansarskydd eftersom det gör det möjligt för soldater och brottsbekämpande tjänstemän att utföra sina uppdrag mer fritt utan att hindras av tung och besvärlig rustning.
Militär utrustning, t.ex. radar- och kommunikationssystem, kan dra nytta av SiC:s förmåga att hantera högfrekventa signaler med större bandbredd, räckvidd och upplösning. SiC kan också förbättra strömförsörjning, RF-förstärkare och sensorer som används i krävande applikationer som 5G-nätverk samt förbättra tekniker för miljökvalitetskontroll, t.ex. plasmateknik för att avlägsna per- och polyfluorerade alkylsubstanser (PFAS) från markföroreningar.
Swedish 
English