Kiselkarbid eller SiC finns i olika elektroniska enheter, fr\u00e5n dioder till MOSFETs. Dessa komponenter ger \u00f6verl\u00e4gsen prestanda j\u00e4mf\u00f6rt med sina kiselekvivalenter.<\/p>\n
IGBT:er av kiselkarbid med brett bandgap erbjuder m\u00e5nga f\u00f6rdelar j\u00e4mf\u00f6rt med mer konventionella IGBT:er, och i den h\u00e4r artikeln tittar vi n\u00e4rmare p\u00e5 dem som en l\u00f6sning f\u00f6r h\u00f6gsp\u00e4nningskraft.<\/p>\n
Halvledare av kiselkarbid (SiC) har flera f\u00f6rdelar j\u00e4mf\u00f6rt med sina motsvarigheter av kisel, bl.a. h\u00f6gre blockeringssp\u00e4nning, l\u00e4gre on state-motst\u00e5nd och \u00f6kad v\u00e4rmeledningsf\u00f6rm\u00e5ga. Tack vare dessa egenskaper kan SiC MOSFET:er arbeta vid h\u00f6gre switchfrekvenser f\u00f6r minskad komponentstorlek, kostnad och f\u00f6rb\u00e4ttrad effektivitet - vilket g\u00f6r dem l\u00e4mpliga f\u00f6r h\u00f6gsp\u00e4nningsapplikationer som v\u00e4xelriktare f\u00f6r elfordon eller str\u00f6mf\u00f6rs\u00f6rjning f\u00f6r datacenter.<\/p>\n
SiC produceras genom ett f\u00f6rsta steg av kristalltillv\u00e4xt i en elektrisk ugn, p\u00e5 samma s\u00e4tt som diamanter skapas. \u00c4ven om den st\u00f6rsta delen av SiC-produktionen sker fr\u00e5n moissanit som hittas i meteoriter eller korundfyndigheter och kimberlitgruvor, kan vissa sm\u00e5 m\u00e4ngder ocks\u00e5 produceras syntetiskt i laboratorier.<\/p>\n
Kiselkarbid ger en annan f\u00f6rdel j\u00e4mf\u00f6rt med kisel: minskad temperaturvolatilitet. Medan RDSon hos kiselbaserade MOSFET:er kan f\u00f6r\u00e4ndras med mer \u00e4n en storleksordning \u00f6ver ett temperaturomr\u00e5de, varierar SiC MOSFET:er typiskt sett bara br\u00e5kdelen \u00f6ver tiden, vilket m\u00f6jligg\u00f6r effektivare drift vid h\u00f6ga temperaturer utan att beh\u00f6va anv\u00e4nda dyra kyll\u00f6sningar.<\/p>\n
Den globala marknaden f\u00f6r MOSFETs av kiselkarbid f\u00f6rv\u00e4ntas uppg\u00e5 till $4 miljarder \u00e5r 2022 till f\u00f6ljd av den \u00f6kande efterfr\u00e5gan p\u00e5 f\u00f6rnybar energi och elfordon. Asien och Stillahavsomr\u00e5det leder f\u00f6r n\u00e4rvarande denna bransch p\u00e5 grund av statliga incitament som st\u00f6der anv\u00e4ndning av elfordon och solcellsinstallationer.<\/p>\n
Effektkretsar av kiselkarbid har seglat upp som den nya guldstandarden f\u00f6r h\u00f6gpresterande kraftelektronik. De h\u00e4r enheterna anv\u00e4nds i m\u00e5nga till\u00e4mpningar, bland annat i DC\/DC-omvandlingssektioner i energisk\u00f6rdare och omriktare f\u00f6r elbilar, och de har h\u00f6gre effektivitet, h\u00f6gre effektt\u00e4thet och l\u00e4gre energif\u00f6rluster j\u00e4mf\u00f6rt med motsvarande enheter med kiselhalvledare - vilket g\u00f6r dem till ett utm\u00e4rkt val f\u00f6r till\u00e4mpningar som kr\u00e4ver h\u00f6ga sp\u00e4nningsniv\u00e5er, t.ex. vind- eller solgeneratorer och datacenter.<\/p>\n
Kiselkarbid (SiC) \u00e4r ett halvledarmaterial med brett bandgap som produceras antingen i pulver- eller kristallform. Kiselkarbid finns naturligt som \u00e4delstenen moissanit och kan ocks\u00e5 massproduceras som en h\u00e5rd kemisk f\u00f6rening f\u00f6r anv\u00e4ndning som slipmedel och keramiska plattor i skotts\u00e4kra v\u00e4star; anv\u00e4nds ocks\u00e5 som sm\u00f6rjmedel och i karborundumtryck - en gammal konst som anv\u00e4nder granulerade ytor - etc.<\/p>\n
Tillverkare av effektomvandlare tvingades tidigare v\u00e4lja mellan gatekomplexitet och prestanda n\u00e4r de konstruerade sina enheter, men tack vare MOSFETs av kiselkarbid kan de nu utveckla h\u00f6gpresterande enheter utan att kompromissa med gatekomplexiteten - vilket g\u00f6r att de kan konstruera effektmoduler som \u00e4r upp till en tredjedel mindre med 50% l\u00e4gre induktansf\u00f6rluster och sp\u00e4nningsf\u00f6rluster \u00e4n sina motsvarigheter av kisel. De kan till och med switcha i upp till 72 kHz, vilket sparar b\u00e5de kostnader och utrymme i drivkretsar.<\/p>\n
Kiselkarbid (\u00e4ven kallad karborundum) \u00e4r en halvledare med brett bandgap som f\u00f6rst tillverkades kommersiellt som pulver och kristaller 1893 f\u00f6r anv\u00e4ndning som slipmedel. Idag anv\u00e4nds det ocks\u00e5 ofta f\u00f6r att tillverka h\u00e5rda och sega keramer som anv\u00e4nds i bilbromsar och kopplingar, skotts\u00e4kra v\u00e4stplattor samt f\u00f6r att ge den v\u00e4rmeledningsf\u00f6rm\u00e5ga som kr\u00e4vs f\u00f6r att tillverka speglar i teleskop som rymdteleskopen Herschel och Gaia.<\/p>\n
IGBT:er av kiselkarbid klarar h\u00f6gre felstr\u00f6mmar \u00e4n vanliga IGBT:er och MOSFET:er tack vare sin extremt h\u00f6ga UVLO, vilket g\u00f6r att de kan forts\u00e4tta att fungera normalt under onormala kretsf\u00f6rh\u00e5llanden som normalt skulle leda till \u00f6verhettning eller katastrofala fel i andra enheter.<\/p>\n
Kiselkarbid \u00e4r ett exceptionellt m\u00e5ngsidigt halvledarmaterial med brett bandgap och m\u00e5nga anv\u00e4ndningsomr\u00e5den inom en rad olika elektroniska apparater. Fr\u00e5n krafthalvledare och omvandlare till lasrar, dess m\u00e5ngsidighet str\u00e4cker sig \u00f6ver m\u00e5nga elektroniska applikationer. Tack vare sin h\u00f6ga kritiska genombrottsstyrka och driftstemperatur \u00e4r kiselkarbid ett utm\u00e4rkt materialval f\u00f6r applikationer som kr\u00e4ver mycket h\u00f6g effektt\u00e4thet. Dess utm\u00e4rkta mekaniska egenskaper g\u00f6r det dessutom m\u00f6jligt att tillverka stora skivor som l\u00e4mpar sig f\u00f6r speglar till astronomiska teleskop.<\/p>\n
IGBT:er av kiselkarbid kan \u00f6ka effektiviteten genom att minska kopplingsf\u00f6rlusterna. De \u00e4r ocks\u00e5 konstruerade f\u00f6r att arbeta under h\u00f6gre temperaturer \u00e4n sina motsvarigheter i kisel, vilket g\u00f6r dem l\u00e4mpliga f\u00f6r elfordon och andra h\u00f6gsp\u00e4nningsapplikationer. Dessutom kan kiselkarbid-IGBT:er klara h\u00f6gre niv\u00e5er av transienter j\u00e4mf\u00f6rt med traditionella IGBT:er, vilket ger st\u00f6rre motst\u00e5ndskraft mot kortslutningsskador.<\/p>\n
I den h\u00e4r studien j\u00e4mf\u00f6rdes SiC-IGBTs och traditionella IGBTs i tv\u00e5 v\u00e4xelriktare baserade p\u00e5 modul\u00e4ra halvbryggor som arbetar vid 800 V DC l\u00e4nksp\u00e4nning. Resultaten visade att SiC-IGBTs \u00f6vertr\u00e4ffade traditionella IGBTs i b\u00e5de trefas- och enfas-experimentsystem; deras kopplingstider (sp\u00e4nningens stigtid och str\u00f6mmens falltid), m\u00e4tningar av \u00f6verskottsstr\u00f6m genomf\u00f6rdes med hj\u00e4lp av ett handh\u00e5llet multifunktionellt oscilloskop fr\u00e5n MICsig samt Hantek UT201 kl\u00e4mm\u00e4tare.<\/p>\n
SiC-IGBT utv\u00e4rderades ocks\u00e5 med avseende p\u00e5 dess f\u00f6rdr\u00f6jningstid f\u00f6r avst\u00e4ngning, en viktig parameter f\u00f6r att best\u00e4mma varaktigheten f\u00f6r avst\u00e4ngningstransienten. Under detta experiment var dess avst\u00e4ngningsf\u00f6rdr\u00f6jning betydligt l\u00e4gre \u00e4n f\u00f6r IGBT-enheter.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Silicon carbide or SiC can be found in various electronic devices, from diodes to MOSFETs. These components provide superior performance over their silicon equivalents. Wide band gap semiconductor silicon carbide IGBTs offer many advantages over their more conventional IGBT counterparts, and in this article, we’ll take a closer look at them as a high voltage… L\u00e4s mer \"Kiselkarbid och dess till\u00e4mpningar<\/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-340","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-uncategorized"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/340","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=340"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/340\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":341,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/340\/revisions\/341"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=340"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=340"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=340"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}