SiC-substratets \u00f6verl\u00e4gsna v\u00e4rmeledningsf\u00f6rm\u00e5ga och motst\u00e5ndskraft mot h\u00f6ga temperaturer och str\u00f6mmar g\u00f6r det till ett utm\u00e4rkt materialval f\u00f6r effektkretsar, d\u00e4r kostnaderna utg\u00f6r 40%-50% av den slutliga kostnaden f\u00f6r kretskortet, vilket inneb\u00e4r att besparingar kan g\u00f6ras. Dessa besparingar m\u00e5ste dock ske p\u00e5 bekostnad av enbart materialkostnaderna; ytterligare besparingar m\u00e5ste uppn\u00e5s p\u00e5 annat h\u00e5ll.<\/p>\n
Soitec gjorde ett imponerande drag p\u00e5 CS International 2023 genom att presentera sin banbrytande SmartSiC-process, som best\u00e5r av mono-SiC-donatorwafers som \u00e4r permanent f\u00e4sta p\u00e5 poly-SiC-handtagssubstrat.<\/p>\n
SiC-baserade effekthalvledare \u00e4r en nyckell\u00f6sning f\u00f6r att f\u00f6rb\u00e4ttra energieffektiviteten i elfordon, vindkraftverk och mycket mer. Genom att minska enhetens f\u00f6rluster m\u00f6jligg\u00f6r SiC-krafthalvledare h\u00f6gre switchfrekvenser och sp\u00e4nningar samtidigt som v\u00e4rmeavledningen minskar. Med h\u00f6g temperaturstabilitet och l\u00e5ga b\u00e4rarkoncentrationer f\u00f6r maximal livsl\u00e4ngd under tuffa milj\u00f6f\u00f6rh\u00e5llanden; deras breda bandgap skyddar dem ocks\u00e5 fr\u00e5n elektriska f\u00e4lt.<\/p>\n
Historiskt sett har stora f\u00f6retag som Infineon Technologies, Wolfspeed och Onsemi dominerat marknaden f\u00f6r SiC-kraftkomponenter, men i och med \u00f6kningen av antalet elfordon har konsumenterna i allt h\u00f6gre grad efterfr\u00e5gat komponenter med h\u00f6gre prestanda som \u00e4r mindre och effektivare \u00e4n konventionella kiselkomponenter.<\/p>\n
Tillverkarna beh\u00f6ver b\u00e4ttre och mer h\u00e5llbara SiC-enheter f\u00f6r att kunna m\u00f6ta efterfr\u00e5gan, vilket kr\u00e4ver nya typer av p-SiC-substrat. Konstruerade substrat f\u00f6r kraftelektronik har blivit en expanderande marknad p\u00e5 grund av denna trend; konstruerade substrat kombinerar en poly-SiC handtagswafer med mono-SiC toppskikt samt ett tunt lager av isolerande material och finns i 150 mm och 200 mm waferstorlekar.<\/p>\n
Dessa konstruerade substrat anv\u00e4nder liknande teknik som SOI. Det best\u00e5r av ett basskikt av poly-SiC och ett toppskikt av mono-SiC; vanligtvis best\u00e5r detta av enkristallin 4H-SiC som \u00e4r bunden till en handtagsskiva f\u00f6r h\u00f6gvolymsproduktion och som uppfyller specifikationerna f\u00f6r elektrisk resistivitet, v\u00e4rmeledningsf\u00f6rm\u00e5ga och repeterbarhet.<\/p>\n
Kraftelektronik av kiselkarbid (SiC) har l\u00e4nge anv\u00e4nts i elfordon (EV) f\u00f6r att \u00f6ka effektiviteten, f\u00f6rb\u00e4ttra prestandan, f\u00f6rl\u00e4nga r\u00e4ckvidden och f\u00f6rkorta laddningstiderna samtidigt som man sparar energi och minskar utsl\u00e4ppen av v\u00e4xthusgaser. Tack vare sina \u00f6verl\u00e4gsna materialegenskaper och sin status som halvledare med brett bandgap spelar SiC-omvandlare en avg\u00f6rande roll n\u00e4r det g\u00e4ller att spara energi och samtidigt minska utsl\u00e4ppen av v\u00e4xthusgaser.<\/p>\n
Fram till nyligen har dock tillv\u00e4xten p\u00e5 marknaden f\u00f6r elbilar begr\u00e4nsats av den begr\u00e4nsade tillg\u00e4ngligheten och de h\u00f6ga kostnaderna f\u00f6r SiC-komponenter. En stor bidragande orsak till dessa kostnader \u00e4r kraven p\u00e5 substrat - dessa m\u00e5ste tillhandah\u00e5lla l\u00e4mpliga fr\u00f6lager f\u00f6r epitaxial tillv\u00e4xt samt minska motst\u00e5ndet i enheterna; traditionella substrat som ofta deponeras p\u00e5 isolerande wafers har ofta f\u00f6r h\u00f6gt motst\u00e5nd vilket begr\u00e4nsar prestandan hos kraftkomponenterna.<\/p>\n
SmartSiC-substrat ger betydande kostnadsbesparingar genom bearbetning av en enda wafer och \u00e4r mer tillf\u00f6rlitliga och h\u00e5llbara \u00e4n mono-SiC-substrat, som kan spricka under waferbearbetningen. Dessutom \u00e4r denna substrattyp mer kompatibel med metalliseringsprocesser f\u00f6r h\u00f6ghastighetsenheter.<\/p>\n
Fordonstillverkare och underleverant\u00f6rer som letar efter SmartSiC med l\u00e5g resistans b\u00f6r samarbeta med en vertikalt integrerad leverant\u00f6r som kan hantera varje steg i produktionen, fr\u00e5n odling av r\u00e5substrat till tillverkning av f\u00e4rdiga enheter, f\u00f6r att s\u00e4kerst\u00e4lla h\u00f6gkvalitativa resultat som g\u00f6r att man slipper peka finger \u00e5t olika leverant\u00f6rer om problem uppst\u00e5r.<\/p>\n
Solcellsv\u00e4xelriktare anv\u00e4nds f\u00f6r att ansluta f\u00f6rnybara energik\u00e4llor till eln\u00e4tet. De omvandlar solens likstr\u00f6m till v\u00e4xelstr\u00f6m f\u00f6r anv\u00e4ndning i elbolagens \u00f6verf\u00f6ringsledningar, vilket eliminerar transformatorer som tar upp plats och energi och sparar b\u00e5de pengar och utrymme. Dessutom m\u00f6jligg\u00f6r batterilagringssystem en effektivare anv\u00e4ndning av f\u00f6rnybara energik\u00e4llor samtidigt som ren energi sprids j\u00e4mnare i samh\u00e4llet.<\/p>\n
Kiselkomponenter som IGBT:er anv\u00e4nds f\u00f6r n\u00e4rvarande i PV-v\u00e4xelriktare, men deras prestanda n\u00e5r sin gr\u00e4ns vid h\u00f6gre switchfrekvenser och de lider av h\u00f6ga avst\u00e4ngningsf\u00f6rluster. F\u00f6r att l\u00f6sa dessa problem v\u00e4nder sig tillverkarna i allt h\u00f6gre grad till halvledare av kiselkarbid (SiC).<\/p>\n
SiC FETs har breda bandgap som avsev\u00e4rt minskar energif\u00f6rlusterna vid switchning, vilket g\u00f6r dem perfekta f\u00f6r solcellsv\u00e4xelriktare som vanligtvis arbetar med h\u00f6gre frekvenser och sp\u00e4nningar. Dessutom g\u00f6r det l\u00e5ga on-resistansen att de kan uppn\u00e5 h\u00f6g verkningsgrad \u00e4ven vid h\u00f6gre switchstr\u00f6mmar.<\/p>\n
D\u00e4rmed kan de bidra till att s\u00e4nka kostnaderna f\u00f6r v\u00e4xelriktare f\u00f6r solceller. En typisk 1500V PV-str\u00e4ngv\u00e4xelriktarl\u00f6sning fr\u00e5n Infineon med ANPC SiC MOSFETs (Active Neutral Point Clamped) arbetar vid 48 kHz och \u00e4r fem till tio procent billigare p\u00e5 en kostnad per kW-basis \u00e4n j\u00e4mf\u00f6rbara konstruktioner med IGBTs.<\/p>\n
Vindkraftverk omvandlar vind till elektricitet med hj\u00e4lp av en mekanisk rotor som roterar n\u00e4r den aktiveras av luftfl\u00f6det. Denna r\u00f6relse \u00f6verf\u00f6rs sedan till en elektrisk generatoraxel som skapar energi. H\u00f6gst upp i varje torn finns en maskinhusdel som inneh\u00e5ller ytterligare viktiga komponenter, bland annat drivlinor, kraftelektronik och ett gr\u00e4nssnitt f\u00f6r anslutning till eln\u00e4tet.<\/p>\n
Substrat av kiselkarbid (SiC) ger krafthalvledarenheter som anv\u00e4nds i dessa system en klar f\u00f6rdel. Deras breda bandgap g\u00f6r det m\u00f6jligt att anv\u00e4nda h\u00f6gre sp\u00e4nningar, vilket bidrar till att minska utrustningsf\u00f6rlusterna och \u00f6ka effektiviteten, medan deras \u00f6verl\u00e4gsna v\u00e4rmeledningsf\u00f6rm\u00e5ga minskar komponentstorlekarna och driftstemperaturerna f\u00f6r kompakta konstruktioner med h\u00f6gre energieffektivitet.<\/p>\n
SiC driver p\u00e5 utvecklingen av installationer f\u00f6r gr\u00f6n energi, t.ex. omriktare f\u00f6r solceller och vindturbiner som st\u00f6der den globala \u00f6verg\u00e5ngen till f\u00f6rnybara energik\u00e4llor. Dessa system \u00e4r viktiga f\u00f6r den globala str\u00e4van att komma bort fr\u00e5n beroendet av fossila br\u00e4nslen.<\/p>\n
SiC har l\u00e4nge varit begr\u00e4nsat i sin till\u00e4mpning som krafthalvledarmaterial p\u00e5 grund av tillg\u00e4nglighets- och kostnadsproblem. Men nu, n\u00e4r flera leverant\u00f6rer \u00f6kar kapaciteten under en alltmer utmanande \u00f6verg\u00e5ng till nya waferstorlekar och tillverkare som Soitec erbjuder produkter utan mikror\u00f6r, ser framtiden ljus ut f\u00f6r krafthalvledare av SiC.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
SiC substrate’s superior thermal conductivity and resistance to high temperature and current make it an excellent material choice for power devices, with costs comprising 40%-50% of final die cost accounting for savings to be realized. However, these savings must come at the expense of material costs alone; further savings must be achieved elsewhere. Soitec made… L\u00e4s mer \"Str\u00f6mf\u00f6rs\u00f6rjningsenheter p\u00e5 SiC-substrat<\/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-250","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-uncategorized"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/250","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=250"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/250\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":251,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/250\/revisions\/251"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=250"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=250"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=250"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}