Komponenter av kiselkarbid (SiC) för elfordon

Förvirringen blir ofta stor när vi ser sic (uttalas "see") som ett felmeddelande inom parentes. Lär dig vad det står för och hur det ska användas.

Kiselkarbidkomponenter har många fördelar jämfört med diskreta kiselkomponenter, bland annat minskade effektförluster och högre switchfrekvens/drifttemperatur/smalare chipstorlek - detta leder till avsevärt förbättrad effektivitet och tillförlitlighet.

Kraftelektronik

I takt med att allt fler enheter elektrifieras behöver vi effektiva metoder för att omvandla elektrisk energi. Kraftelektronik tillhandahåller denna nödvändiga tjänst - tar rå elenergi och omvandlar den till former som kan användas av enheter.

Från fläktregulatorer till mer komplexa system i e-mobilitet eller industriella applikationer måste komponenterna arbeta vid höga spänningar med mycket låga switchförluster samtidigt som de är kompakta för enkel hantering och säkerhet.

Allt fler konstruktörer vänder sig till halvledare med brett bandgap som kiselkarbid (SiC). Jämfört med sin motsvarighet i kisel erbjuder SiC anmärkningsvärda genombrottsprestanda som möjliggör högre spänningar med minskade switchförluster för ökad effektivitet, vilket resulterar i högre effekttäthet, lägre systemkostnader och viktminskning - perfekt för utrymmesbegränsade applikationer som omvandlare eller växelriktare.

Littelfuse erbjuder en omfattande portfölj av industriklassade diskreta SiC MOSFETs med genomslagsspänningar upp till 1700V och Schottky-dioder med blockeringsspänningar upp till 650V för förbättrad prestanda jämfört med konventionella kiselmotsvarigheter, vilket ger lägre specifikt motstånd, snabbare switchbeteende och dramatiskt minskade switchförluster jämfört med deras kiselmotsvarigheter. Dessutom minskar den tre gånger högre värmeledningsförmågan förlusterna ytterligare vid drift i högre temperaturer, vilket ytterligare ökar effektiviteten och sänker kostnaderna.

Fordon

Kiselkarbid (SiC), ett halvledarmaterial med stort bandgap, har hamnat i fokus på grund av det ökade fokuset på utsläppsminskningar och införandet av BEV. SiC-komponenter förändrar snabbt kraftsystemen för elfordon (EV) och förbättrar dramatiskt effektivitet, prestanda, räckvidd och acceleration - de överträffar sina föregångare genom att erbjuda betydande kostnadsbesparingar och ökad räckvidd och accelerationsförmåga.

SiC-enheternas prestanda och hållbarhet vid höga temperaturer gör dem till ett utmärkt val för användning i kraftelektronikapplikationer, t.ex. inbyggda laddare, DC-DC-omvandlare, traktionsomvandlare och inbyggda nätaggregat. Den robusta konstruktionen säkerställer att de förblir funktionella över ett brett temperaturområde samtidigt som de klarar tuffa fordonsmiljöer, eliminerar effektförluster och ökar den totala systemeffektiviteten.

SiC-enheternas kompakta storlek gör att de enkelt kan ersätta större kiselkomponenter, vilket leder till lättare kraftsystem med lägre totalvikt för fordonet, vilket minskar produktionskostnaderna och förbättrar bränsleekonomin.

På grund av dessa fördelar inför elfordonstillverkare snabbt SiC-kraftenheter i sina modeller. Bosch investerade nyligen 800 miljoner euro i att bygga en fabrik för tillverkning av wafers och renrum för SiC i sitt forskningscenter samt i att leverera SiC-omriktarmoduler till Mercedes-Benz EQ-flotta.

Globala giganter som STMicroelectronics, Infineon och Onsemi samarbetar med kinesiska biltillverkare för att erbjuda SiC-lösningar för fordonsindustrin. Genom att arbeta nära varandra kan dessa leverantörer bättre förstå marknadens behov och påskynda produktutvecklingsprocesserna för snabbare produktionstider.

Industriell

Kiselkarbid (SiC) är ett av de mest använda eldfasta keramiska materialen för industriella tillämpningar. Det är känt för att vara mycket hållbart, korrosionsbeständigt och kunna motstå temperaturer så höga som 2700degC utan att smälta eller sönderdelas - inte bara detta, men det är kemiskt inert under dessa extrema temperaturer och har förmågan att motstå aggressiva kemikalier utan att smälta eller sönderdelas!

Kraftelektronik är ett område där SiC-enheter har visat sig vara mer energieffektiva än sina motsvarigheter i kisel, tack vare lägre switchförluster och bredare bandgap som maximerar prestandan över ett mycket bredare temperaturområde.

SiC används i snabb takt för stora krafthanteringsapplikationer som kräver hög verkningsgrad och effekttäthet, t.ex. laddningsstationer för elfordon och applikationer för kraftgenereringssystem. SiC:s fördelar gör det till en attraktiv lösning, inklusive lägre total systemkostnad genom minskad storlek och lägre kylbehov.

SiC har också potential att avsevärt minska parasiter som hindrar systemets prestanda, vilket gör det till ett ovärderligt element för avancerade system som måste fungera tillförlitligt och effektivt i tuffa miljöer.

Littelfuse SiC-produkter omfattar industriklassade MOSFETs och Schottky-dioder med genomslagsspänningar på upp till 1700 V i diskreta paket för både standard- och avancerade diskreta applikationer, vilket ger betydligt lägre specifik resistans (Ron) och switchförluster än deras äldre kiselekvivalenter, samtidigt som effektiviteten ökar och effektförlusten i enheterna minskar.

Medicinsk

Kiselkarbid (SiC) har visat sig vara ett idealiskt halvledarmaterial för implanterbara smarta biomedicinska apparater avsedda för avancerad sjukvård. SiC:s inneboende kemiska resistens i kombination med överlägsna mekaniska egenskaper och hemokompatibilitet har gjort det till en tilltalande kandidat för långsiktiga implanterbara medicintekniska tillämpningar.

Människokroppen kan vara en oförlåtande miljö. Varje enhet som interagerar med den måste överleva saltade, joniska, proteinrika miljöer samt patientens aktiva inflammatoriska system som snabbt upptäcker alla främmande inkräktare och omedelbart startar fysiska och kemiska attacker - inklusive oxidationsmedel - mot dem för att göra sig av med dem. SiC-enheter har en stark kemisk resistens så att de kan överleva detta fulla angrepp på sina ytor utan att duka under för förstörelse.

SiC:s mångsidighet som elektrokemiskt substrat gör att det kan utföra olika elektroniska funktioner utan direktkontakt med kroppsvätskor, till exempel kan en glukossensor tillverkad av SiC använda en enkel mikroelektrod som mäter förändringar i antennens resonansfrekvens som svar på förändringar i blodsockernivån.

MOSFETs kan också användas i tillämpningar som magnetisk resonanstomografi (MRI). Sådana system förlitar sig på starka magnetfält och radiovågor för att producera detaljerade bilder av inre organ och strukturer i kroppen. SiC MOSFETs erbjuder utmärkt energieffektivitet med snabba switchfrekvenser och fungerar över ett brett temperaturintervall - vilket är viktiga komponenter i sådana komplexa bildsystem.