Se espera que el carburo de silicio para nuevos vehículos de energía

El silicio siempre ha sido el material más utilizado para la fabricación de chips semiconductores, principalmente debido a la gran reserva de silicio, el costo es relativamente bajo y la preparación es relativamente simple. Sin embargo, la aplicación de silicio en el campo de la optoelectrónica y los dispositivos de alta potencia de alta frecuencia se ve obstaculizada, y el rendimiento de operación de silicio a altas frecuencias es pobre, lo que no es adecuado para aplicaciones de alto voltaje. Estas limitaciones han hecho que sea cada vez más difícil que los dispositivos de energía basados ​​en silicio satisfagan las necesidades de aplicaciones emergentes, como nuevos vehículos de energía y riel de alta velocidad para un rendimiento de alta potencia y alta frecuencia.

En este contexto, el carburo de silicio ha entrado en el centro de atención. En comparación con los materiales semiconductores de primera y segunda generación, SIC tiene una serie de excelentes propiedades fisicoquímicas, además del ancho de la brecha de banda, también tiene las características del campo eléctrico de alta ruptura, la velocidad de electrones de alta saturación, la alta conductividad térmica, la alta densidad electrones y alta movilidad. El campo eléctrico de desglose crítico de SIC es 10 veces el de Si y 5 veces el de GaAs, lo que mejora la capacidad de voltaje de resistencia, la frecuencia de funcionamiento y la densidad de corriente de los dispositivos base SIC, y reduce la pérdida de conducción del dispositivo. Junto con una conductividad térmica más alta que Cu, el dispositivo no requiere dispositivos de disipación de calor adicionales para usar, reduciendo el tamaño general de la máquina. Además, los dispositivos SIC tienen pérdidas de conducción muy bajas y pueden mantener un buen rendimiento eléctrico a frecuencias ultra altas. Por ejemplo, cambiar de una solución de tres niveles basada en dispositivos SI a una solución de dos niveles basada en SIC puede aumentar la eficiencia del 96% al 97.6% y reducir el consumo de energía hasta en un 40%. Por lo tanto, los dispositivos SIC tienen grandes ventajas en aplicaciones de baja potencia, miniaturizadas y de alta frecuencia.

En comparación con el silicio tradicional, el rendimiento del límite de uso del carburo de silicio es mejor que el del silicio, que puede satisfacer las necesidades de aplicación de alta temperatura, alta presión, alta frecuencia, alta potencia y otras condiciones, y el carburo de silicio actual se ha aplicado Dispositivos de RF y dispositivos de alimentación.

Los materiales de carburo de silicio pueden hacer que el tamaño del dispositivo sea cada vez más pequeño, y el rendimiento está mejorando cada vez más, por lo que en los últimos años, los fabricantes de vehículos eléctricos lo han favorecido. Según ROHM, un convertidor de 5kW LLCDC/DC, la placa de control de potencia se reemplazó por carburo de silicio en lugar de dispositivos de silicio, el peso se redujo de 7 kg a 0,9 kg y el volumen se redujo de 8755cc a 1350cc. El tamaño del dispositivo SIC es solo 1/10 del del dispositivo de silicio de la misma especificación, y la pérdida de energía del sistema SI Carbit Mosfet es inferior a 1/4 de la del IGBT basado en silicio, que también puede Traiga mejoras significativas en el rendimiento al producto final.