Silikon karbida untuk kendaraan energi baru diharapkan

Silikon selalu menjadi bahan yang paling umum digunakan untuk pembuatan keripik semikonduktor, terutama karena cadangan silikon yang besar, biayanya relatif rendah, dan persiapannya relatif sederhana. Namun, penerapan silikon di bidang optoelektronik dan perangkat daya tinggi frekuensi tinggi terhambat, dan kinerja operasi silikon pada frekuensi tinggi buruk, yang tidak cocok untuk aplikasi tegangan tinggi. Keterbatasan ini telah membuatnya semakin sulit bagi perangkat daya berbasis silikon untuk memenuhi kebutuhan aplikasi yang muncul seperti kendaraan energi baru dan rel berkecepatan tinggi untuk kinerja daya tinggi dan frekuensi tinggi.

Dalam konteks ini, silikon karbida telah menjadi sorotan. Dibandingkan dengan bahan semikonduktor generasi pertama dan kedua, SIC memiliki serangkaian sifat fisikokimia yang sangat baik, di samping lebar celah pita, ia juga memiliki karakteristik medan listrik kerusakan tinggi, kecepatan elektron saturasi tinggi, konduktivitas termal tinggi, kerapatan elektron tinggi elektron yang tinggi dan mobilitas tinggi. Breakdown kritis medan listrik SIC adalah 10 kali lipat SI dan 5 kali lipat dari GaA, yang meningkatkan kapasitas tegangan yang tahan, frekuensi operasi, dan kepadatan arus perangkat dasar SIC, dan mengurangi kehilangan konduksi perangkat. Ditambah dengan konduktivitas termal yang lebih tinggi daripada Cu, perangkat tidak memerlukan perangkat disipasi panas tambahan untuk digunakan, mengurangi ukuran mesin secara keseluruhan. Selain itu, perangkat SIC memiliki kerugian konduksi yang sangat rendah dan dapat mempertahankan kinerja listrik yang baik pada frekuensi ultra-tinggi. Misalnya, berubah dari solusi tiga tingkat berdasarkan perangkat SI menjadi solusi dua tingkat berdasarkan SIC dapat meningkatkan efisiensi dari 96% menjadi 97,6% dan mengurangi konsumsi daya hingga 40%. Oleh karena itu, perangkat SIC memiliki keunggulan besar dalam aplikasi berdaya rendah, miniatur dan frekuensi tinggi.

Dibandingkan dengan silikon tradisional, kinerja batas penggunaan silikon karbida lebih baik daripada silikon, yang dapat memenuhi kebutuhan aplikasi suhu tinggi, tekanan tinggi, frekuensi tinggi, daya tinggi dan kondisi lainnya, dan silikon karbida saat ini telah diterapkan pada Perangkat RF dan perangkat daya.

Bahan silikon karbida dapat membuat ukuran perangkat lebih kecil dan lebih kecil, dan kinerjanya menjadi lebih baik dan lebih baik, jadi dalam beberapa tahun terakhir, produsen kendaraan listrik telah disukai. Menurut ROHM, konverter 5kW LLCDC/DC, papan kontrol daya digantikan oleh silikon karbida alih -alih perangkat silikon, beratnya berkurang dari 7kg menjadi 0,9kg, dan volumenya dikurangi dari 8755cc menjadi 1350cc. Ukuran perangkat SIC hanya 1/10 dari perangkat silikon dari spesifikasi yang sama, dan hilangnya energi sistem SI Carbit MOSFET kurang dari 1/4 dari IGBT berbasis silikon, yang juga dapat membawa peningkatan kinerja yang signifikan ke produk akhir.