Kiselkarbidtransistorer har snabbt vunnit mark i kraftelektronikapplikationer som kr\u00e4ver halvledarkomponenter med h\u00f6gre sp\u00e4nning, tack vare flera viktiga egenskaper som g\u00f6r att de kan ge prestandaniv\u00e5er som inte uppn\u00e5s med komponenter tillverkade av andra material.<\/p>\n
Kiselkarbid \u00e4r ett starkt material med halvledaregenskaper med brett bandgap. Det bildas genom att kisel och kol kombineras med starka kovalenta bindningar f\u00f6r att bilda detta robusta \u00e4mne.<\/p>\n
Kiselkarbid \u00e4r ett sammansatt halvledarmaterial med en h\u00f6gre elektrisk f\u00e4ltstyrka vid genombrott \u00e4n kisel. Det g\u00f6r att det kan anv\u00e4ndas under f\u00f6rh\u00e5llanden d\u00e4r andra halvledarmaterial inte kan anv\u00e4ndas, vilket g\u00f6r det till en attraktiv kandidat f\u00f6r kraftelektroniktill\u00e4mpningar.<\/p>\n
\u00c4ven om ren kiselkarbid fungerar som en elektrisk isolator kan den f\u00e5s att leda elektricitet genom kontrollerad tillsats av f\u00f6roreningar som aluminium-, bor- och galliumdopanter som skapar P- och N-typomr\u00e5den som \u00e4r n\u00f6dv\u00e4ndiga f\u00f6r tillverkning av komponenter. Som ett resultat har dessa enheter bredare driftsp\u00e4nningsintervall \u00e4n sina traditionella IGBT- och bipol\u00e4ra transistorer.<\/p>\n
Kiselkarbid har inte bara h\u00f6g sp\u00e4nningskapacitet utan ocks\u00e5 ett brett driftstemperaturomr\u00e5de och utm\u00e4rkt v\u00e4rmeledningsf\u00f6rm\u00e5ga, vilket g\u00f6r den l\u00e4mplig f\u00f6r switchapplikationer i h\u00f6ga temperaturer. Dessutom har kiselkarbid ett tre g\u00e5nger bredare bandgap j\u00e4mf\u00f6rt med kisel, vilket leder till l\u00e4gre b\u00e4rarkoncentration och b\u00e4ttre switchprestanda.<\/p>\n
SiC MOSFETs skiljer sig avsev\u00e4rt fr\u00e5n sina motsvarigheter i kisel genom att de har l\u00e4gre tillslagsmotst\u00e5nd och switchf\u00f6rluster samtidigt som de \u00e4r mycket effektiva, ger snabbare svarstider och ers\u00e4ttningsm\u00f6jligheter i olika kraftelektronikapplikationer. De kan ers\u00e4tta IGBT:er och vanliga effekt-MOSFET:er i h\u00f6gfrekvensapplikationer och samtidigt hantera transienter p\u00e5 h\u00f6gre niv\u00e5er som annars skulle orsaka skador.<\/p>\n
Kiselkarbidtransistorernas breda bandgap g\u00f6r att de klarar h\u00f6gre driftstemperaturer \u00e4n motsvarande kiseltransistorer, tack vare den breda f\u00f6rm\u00e5gan att kanalisera elektroner. H\u00f6ga temperaturer skulle annars tvinga elektroner ut ur ledningsbandet och orsaka str\u00f6mmar som st\u00f6r logikoperationer - ett problem som inte uppst\u00e5r med kiselkarbidens breda bandgap som flyttar elektroner mer effektivt \u00e4n i kiseltransistorer.<\/p>\n
Forskare vid Case Western Reserve University genomf\u00f6rde nyligen ett imponerande experiment, d\u00e4r MOSFETs av kiselkarbid fungerade i mer \u00e4n 105 timmar i en extremt varm ugn vid temperaturer n\u00e4ra 550 grader Celsius - vilket vida \u00f6vertr\u00e4ffar alla krav p\u00e5 l\u00e4gsta driftstemperatur i de flesta kraftelektronikapplikationer.<\/p>\n
Forskarna skapade en MOSFET med ett N-driftlager, ett N+-k\u00e4llomr\u00e5de, trench gate, metalldrain och matningselektroder samt ett N+-k\u00e4llomr\u00e5de; denna konfiguration kallas ofta plan DMOS-enhet. De genomf\u00f6rde sedan tester av negativa kantutl\u00f6sta D-flipflopkretsar som uppt\u00e4cker negativa transienter fr\u00e5n en AC-signal och j\u00e4mf\u00f6r dem med positiva f\u00f6r att skapa negativa kantutl\u00f6sta D-flipflopkretsar som f\u00e5ngar negativa transienter som m\u00e4ts mot positiva i realtid.<\/p>\n
De fann att chipet fungerade exceptionellt bra under extrema f\u00f6rh\u00e5llanden, med endast en bit som inte fungerade efter 95 timmars drift vid 470 grader Celsius. Detta tyder p\u00e5 att det skulle kunna anv\u00e4ndas i olika applikationer som kr\u00e4ver h\u00f6ga temperaturer - inklusive laddare f\u00f6r elfordon och utrustning som arbetar vid h\u00f6ga temperaturer.<\/p>\n
SiC-komponenter (Silicon Carbide) har blivit ett alltmer popul\u00e4rt val i viktiga kraftelektronikapplikationer, t.ex. v\u00e4xelriktare som omvandlar solceller till likstr\u00f6m, industriella AC-DC-omvandlare f\u00f6r lagring av el och laddare f\u00f6r elfordon. Denna trend beror p\u00e5 SiC-komponenternas f\u00f6rm\u00e5ga att hantera h\u00f6gre sp\u00e4nningar med l\u00e4gre f\u00f6rluster \u00e4n motsvarande komponenter tillverkade av traditionella kiselhalvledare, vilket \u00f6kar effektiviteten i kraftomvandlingssystemen avsev\u00e4rt.<\/p>\n
Ren SiC \u00e4r en isolator, men n\u00e4r den dopas med f\u00f6roreningar som aluminium, gallium eller bor blir den elektriskt ledande och kan leda elektricitet l\u00e4ttare. Dessa dop\u00e4mnen kan sedan odlas p\u00e5 kiselsubstrat f\u00f6r att producera f\u00e4lteffekttransistorer av kiselkarbid-metalloxid-halvledare (SiC MOSFET).<\/p>\n
SiC MOSFETs h\u00f6ga elektriska f\u00e4ltstyrka vid genombrott g\u00f6r dem idealiska f\u00f6r h\u00e5rdkopplande topologier som LLC och ZVS, d\u00e4r enheter kopplas till och fr\u00e5n vid h\u00f6ga frekvenser. SiC MOSFETs har dessutom l\u00e5ga switchf\u00f6rluster, vilket g\u00f6r att konstrukt\u00f6rerna kan minska storleken p\u00e5 kondensatorer och induktorer i sina konstruktioner och samtidigt s\u00e4nka de totala systemkostnaderna. Dessutom bidrar drift vid h\u00f6gre temperaturer till att minimera effektf\u00f6rlusterna samtidigt som systemeffektiviteten \u00f6kar.<\/p>\n
Power-enheter av kiselkarbid (SiC) utm\u00e4rker sig genom sin enast\u00e5ende livsl\u00e4ngd och klarar h\u00f6gre temperaturer, sp\u00e4nningar och frekvenser \u00e4n kiselbaserade halvledare - som ofta g\u00e5r s\u00f6nder tidigt under vissa omst\u00e4ndigheter - vilket g\u00f6r dessa robusta enheter idealiska f\u00f6r h\u00e5rda och resonanta kopplingstopologier som LLC och ZVS samt andra h\u00f6gpresterande kretsdesigner p\u00e5 grund av l\u00e5ga on-state-f\u00f6rluster samt energiomvandlingseffektivitet. Detta g\u00f6r SiC-enheter mycket \u00f6nskv\u00e4rda.<\/p>\n
SiC:s unika atomstruktur g\u00f6r att det beter sig som ett alternerande halvledarmaterial med ett bandgap som \u00e4r n\u00e4stan tre g\u00e5nger st\u00f6rre \u00e4n traditionella halvledare av kisel - vilket ger upphov till material med brett bandgap som SiC.<\/p>\n
SiC \u00e4r k\u00e4nt f\u00f6r sin v\u00e4rmeledningsf\u00f6rm\u00e5ga och korta kylv\u00e4gar, vilket leder till mindre effektf\u00f6rluster totalt sett. Den h\u00f6ga genombrottssp\u00e4nningen g\u00f6r det dessutom m\u00f6jligt f\u00f6r konstrukt\u00f6rer att krympa enheter utan att kompromissa med prestanda eller tillf\u00f6rlitlighet.<\/p>\n
Konventionella kiselkomponenter \u00e4r fortfarande industristandard f\u00f6r kraftelektronik, men \u00f6kade krav fr\u00e5n myndigheter p\u00e5 minskade utsl\u00e4pp och den \u00f6kande populariteten f\u00f6r elbilar g\u00f6r att f\u00f6retagen b\u00f6rjar utforska andra material som SiC och GaN, som har \u00f6verl\u00e4gsna egenskaper och som kan ers\u00e4tta kisel i olika komponenter i elbilar.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Silicon carbide transistors have quickly gained ground in power electronics applications that demand higher voltage semiconductor devices, due to several key properties that allow them to provide performance levels not seen with devices made from other materials. Silicon carbide is a strong material with wide band-gap semiconductor properties. It is formed from combining silicon and… L\u00e4s mer \"F\u00f6rdelar med kiselkarbidtransistorer i applikationer f\u00f6r kraftelektronik<\/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-517","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-uncategorized"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/517","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=517"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/517\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":518,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/517\/revisions\/518"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=517"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=517"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=517"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}