Kiselkarbid (SiC) t\u00e5l h\u00f6ga sp\u00e4nningar som \u00e4r upp till tio g\u00e5nger h\u00f6gre \u00e4n kisel, vilket g\u00f6r det till ett perfekt material f\u00f6r kraftelektroniktill\u00e4mpningar. Dessutom bidrar SiC:s h\u00f6gre v\u00e4rmeledningsf\u00f6rm\u00e5ga och elektronr\u00f6rlighet j\u00e4mf\u00f6rt med kisel till att minimera switchf\u00f6rlusterna. Tack vare dessa egenskaper arbetar SiC-dioder och -transistorer effektivare \u00e4n sina motsvarigheter i kisel vid h\u00f6gre frekvenser utan att f\u00f6rlora i prestanda.<\/p>\n
Traditionella bipol\u00e4ra enheter upplever betydande n-skiktsresistans n\u00e4r den applicerade sp\u00e4nningen \u00f6verstiger deras genombrottssp\u00e4nning. F\u00f6r att motverka detta kan p-dopning anv\u00e4ndas f\u00f6r att introducera minoritetsb\u00e4rare i det tjocka n-skiktet och l\u00e5ta elektroner och h\u00e5l med h\u00f6gre densitet \u00e4n givardensiteten bidra till str\u00f6mfl\u00f6det och minska n-skiktets resistans vid drift med positiv f\u00f6rsp\u00e4nning.<\/p>\n
Injektion av minoritetsb\u00e4rare har visat sig vara mycket framg\u00e5ngsrikt n\u00e4r det g\u00e4ller att avsev\u00e4rt minska n-lagermotst\u00e5ndet i SiC-kraftkomponenter, vilket leder till h\u00f6gre sp\u00e4nningar, minskat p\u00e5slagningsmotst\u00e5nd och snabb drift - viktiga egenskaper hos effektiva kraftomvandlare som t.ex. de som finns i traktionsomvandlare f\u00f6r elfordon eller n\u00e4tbildande sol- och energilagringssystem.<\/p>\n
D\u00e4rf\u00f6r anv\u00e4nder allt fler tillverkare av kraftelektronik Schottky-dioder och MOSFET:er av kiselkarbid med m\u00e4rksp\u00e4nningar p\u00e5 upp till 1200 V f\u00f6r att bygga fordonsladdare, n\u00e4tverksbaserade solcellsv\u00e4xelriktare, applikationer f\u00f6r snabbladdning av elbilar med likstr\u00f6m och applikationer f\u00f6r snabbladdning med likstr\u00f6m med st\u00f6d f\u00f6r h\u00f6gre drivsp\u00e4nning samt f\u00f6r att ut\u00f6ka elbilarnas r\u00e4ckvidd. Genom att anv\u00e4nda dessa enheter f\u00e5r de mindre, l\u00e4ttare och mer kostnadseffektiva l\u00f6sningar samtidigt som de st\u00f6der h\u00f6gre drivsp\u00e4nningar f\u00f6r f\u00f6rb\u00e4ttrad r\u00e4ckvidd f\u00f6r elfordon.<\/p>\n
Kisel (Si, bandgap: 1,1eV) har l\u00e4nge ansetts vara det idealiska materialet f\u00f6r kraftelektronik. Si-baserad elektronik g\u00f6r det m\u00f6jligt att g\u00f6ra elektroniken mindre, snabbare och anv\u00e4nda den vid h\u00f6gre temperaturer, sp\u00e4nningar och frekvenser \u00e4n med andra halvledarmaterial.<\/p>\n
De Si-baserade komponenterna b\u00f6rjar dock n\u00e5 sin prestandatr\u00f6skel p\u00e5 grund av de begr\u00e4nsningar som materialen medf\u00f6r. F\u00f6r att klara de h\u00f6ga sp\u00e4nningar som kr\u00e4vs i kraftapplikationer m\u00e5ste Si-kraftkomponenterna klara en betydande off-state-str\u00f6m. Denna str\u00f6m \u00e4r vanligtvis f\u00f6rsumbart liten i omv\u00e4nt f\u00f6rsp\u00e4nda dioder och transistorer, men om den elektriska f\u00e4ltstyrkan \u00f6verstiger den kritiska genombrottssp\u00e4nningen kan den snabbt \u00f6ka och bli betydande.<\/p>\n
P\u00e5 grund av dessa begr\u00e4nsningar har halvledare med brett bandgap, som galliumnitrid (GaN) och kiselkarbid (SiC), som t\u00e5l mycket h\u00f6gre elektriska f\u00e4lt, upplevt en snabb marknadsexpansion.<\/p>\n
Kiselkarbid har fyra g\u00e5nger h\u00f6gre v\u00e4rmeledningsf\u00f6rm\u00e5ga \u00e4n kisel, vilket ger snabbare kylning och minskad effektf\u00f6rlust. D\u00e4rmed \u00e4r kiselkarbidkomponenter v\u00e4l l\u00e4mpade f\u00f6r h\u00f6gfrekvensdrift.<\/p>\n
Halvledaregenskaperna hos kiselkarbid (SiC) m\u00f6jligg\u00f6r h\u00f6ghastighetsv\u00e4xling vid l\u00e4gre sp\u00e4nningar f\u00f6r \u00f6kad energieffektivitet i DC\/DC-omvandlare och AC\/DC-v\u00e4xelriktare, vilket leder till mindre formfaktorer, drift vid h\u00f6gre temperaturer och minskad designkomplexitet - vilket resulterar i betydande kostnads- och viktminskningar f\u00f6r b\u00e5da systemen.<\/p>\n
SiC-enheter ger ocks\u00e5 betydligt mindre harmonisk str\u00f6mf\u00f6rvr\u00e4ngning, vilket \u00e4r en viktig faktor i industriella UPS-system. Distorsion av harmonisk str\u00f6m orsakar irriterande utl\u00f6sningar och fel som leder till \u00f6kade underh\u00e5llskostnader och minskar systemets drifttid - n\u00e5got som UPS:er med ren kraft som anv\u00e4nder aktiva filter med sammanslagna SiC Schottky-dioder effektivt kan undvika.<\/p>\n
SiC anv\u00e4nds i allt h\u00f6gre grad i batterigr\u00e4nssnitt och motorstyrningar f\u00f6r elfordon p\u00e5 grund av sin \u00f6verl\u00e4gsna effektt\u00e4thet, effektivitet, kopplingshastighet och temperaturtolerans. Konventionella tekniker som IGBT (insulated-gate bipolar transistor) och MOSFET (silicon metal-oxide-semiconductor field-effect transistor) h\u00e5ller p\u00e5 att n\u00e5 sina gr\u00e4nser i dessa applikationer.<\/p>\n
Wolfspeeds 3300 V MOSFET:er i kiselkarbid ger upp till 30% l\u00e4gre f\u00f6rluster och 15% besparingar j\u00e4mf\u00f6rt med motsvarande MOSFET:er i kisel, vilket ger konstrukt\u00f6rerna st\u00f6rre frihet att f\u00f6rb\u00e4ttra systemeffektiviteten, krympa formfaktorerna och arbeta vid h\u00f6gre temperaturer i kr\u00e4vande industriella applikationer, inklusive avbrottsfri str\u00f6mf\u00f6rs\u00f6rjning (UPS). En backup-UPS med SiC MOSFET kan erbjuda \u00e4nnu b\u00e4ttre prestanda f\u00f6r kritiska anv\u00e4ndningsomr\u00e5den som industrimaskiner eller datacenter.<\/p>\n
Schottky-dioder har mycket l\u00e4gre sp\u00e4nningsfall fram\u00e5t j\u00e4mf\u00f6rt med motsvarande dioder av kisel eller germanium, vilket beror p\u00e5 de olika arbetsfunktionerna mellan metall och halvledare. N\u00e4r dessa material kommer i kontakt med varandra bildas en energibarri\u00e4r, den s.k. Schottky-barri\u00e4ren, vid \u00f6verg\u00e5ngen p\u00e5 grund av elektronmigration mellan materialytorna. Under fram\u00e5triktad f\u00f6rsp\u00e4nning b\u00f6rjar denna energibarri\u00e4r att brytas ned, vilket g\u00f6r att elektroner fr\u00e5n metallerna l\u00e4ttare kan ta sig in i halvledarens ledningsband, vilket leder till str\u00f6mfl\u00f6de och likriktning. Dessutom \u00e4r deras omv\u00e4nda \u00e5terh\u00e4mtningstid mycket snabbare, vilket g\u00f6r att de kan v\u00e4xla mellan likriktande och icke-likriktande tillst\u00e5nd mycket snabbare.<\/p>\n
Den v\u00e4nstra sidan av detta diagram visar metallkontakt medan den h\u00f6gra sidan visar dopat kiselhalvledarmaterial av n-typ, med olika energiniv\u00e5er mellan de tv\u00e5 materialen; Fermi-niv\u00e5n i metall \u00e4r relativt h\u00f6gre och n\u00e4ra ledningsbandet i halvledaren vilket g\u00f6r att den fungerar som en anod medan halvledaren fungerar som katod; skillnaden i energiniv\u00e5er skapar Schottkybarri\u00e4ren som till\u00e5ter elektroner fr\u00e5n metallkontakt till halvledare utan att stoppas av isolator i utarmningsregion som f\u00f6rhindrar n\u00e5gon r\u00f6relse in i utarmningsregion som till\u00e5ter elektroner att fl\u00f6da mellan dessa material utan att stoppas av isolatorer i utarmningsregion isolatorer i utarmningsregion isolator i utarmningsregion isolator som annars kan stoppa deras v\u00e4g in i halvledarmaterial som orsakar utarmningsregion isolator fr\u00e5n att komma in i utarmningsregioner.<\/p>\n
Nexperia SiC \u00e4r k\u00e4nt f\u00f6r att tillhandah\u00e5lla Schottky-dioder f\u00f6r fordonsindustrin med branschens l\u00e4gsta sp\u00e4nningsfall i framled och b\u00e4sta prestanda f\u00f6r \u00f6versp\u00e4nningsstr\u00f6mmar f\u00f6r elfordonsapplikationer. L\u00e4ckstr\u00f6mmen kan begr\u00e4nsas av rekombination av b\u00e4rare vid gr\u00e4nssnitt; d\u00e4rf\u00f6r har Nexperia SiC utvecklat en hybridenhet som kallas Merged PiN Schottky (MPS)-diod som kombinerar Schottky- och traditionella p-n-dioder som \u00e4r parallellkopplade, f\u00f6r att minimera l\u00e4ckstr\u00f6mmen och samtidigt bibeh\u00e5lla Schottky-diodernas utm\u00e4rkta \u00f6versp\u00e4nningsprestanda.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
High Voltage Silicon carbide (SiC) can withstand high voltages up to ten times higher than silicon, making it the perfect material for power electronics applications. Furthermore, SiC’s higher thermal conductivity and electron mobility compared to silicon helps minimize switching losses. As a result of these characteristics, SiC diodes and transistors operate more efficiently than their… L\u00e4s mer \"Kraftelektronik av kiselkarbid<\/span><\/a><\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"neve_meta_sidebar":"","neve_meta_container":"","neve_meta_enable_content_width":"","neve_meta_content_width":0,"neve_meta_title_alignment":"","neve_meta_author_avatar":"","neve_post_elements_order":"","neve_meta_disable_header":"","neve_meta_disable_footer":"","neve_meta_disable_title":"","footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"class_list":["post-122","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-uncategorized"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/122","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=122"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/122\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":123,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/122\/revisions\/123"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=122"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=122"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=122"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}