0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

碳化硅的超强性能

深圳市浮思特科技有限公司 2023-12-02 11:30 次阅读

随着我们步入由物联网、大数据和人工智能驱动的新计算时代,市场对能源效率更高的芯片的需求正在增长。在这种背景下,我们通常会想到摩尔定律以及减少晶体管大小。

然而,电力半导体的进步并不完全取决于节点尺寸的减小。硅电力开关,MOSFETsIGBTs,被设计用来处理12V到+3.3kV的电压和数百安培的电流。这些开关管理着大量的电力!然而,他们的能力有限,这正推动着新材料如碳化硅(SiC)的开发。在这种材料中,电子开始自由运动需要的能量是普通硅的三倍。这种更宽的带隙赋予了材料一些有趣的特性,如更快的开关速度和更高的功率密度。让我们来看一下两个SiC设备可以带来显著好处的应用案例。

SiC在汽车业的应用

据Yole Developpement研究公司,目前全球已有超过10亿辆汽车。到2017年为止,190万辆汽车归属于电动车,即总体的0.2%。预计到2040年,这个比例将增长到50%,因此提高电力效率的影响将相当重大。

图片

电动汽车通常有一个主马达驱动车轮。六个电力晶体管和二极管被用于驱动电机。每个晶体管需能封锁700V并切换几百安培的电流。大多数电力开关采用脉宽调制(PWM)技术,这意味着它们每秒被开启和关闭数千次。当一个晶体管在开启和关闭时,状态之间会有一个过渡延迟。在电力应用中,关键目标是尽可能快地切换设备以最小化浪费的电力并实现更高的效率。

图片

优化的开关性能、低离子阻抗和高击穿电压使SiC设备成为传统硅电力MOSFETDC-DC转换器、不间断电源电机应用的理想替代品。

概括来说,SiC MOSFETs 可以帮助提高电动汽车的行驶范围。它们可以用更少的电力驱动电动车的电机。更高的切换频率导致了更高的功率密度和更小、更轻的马达。减少浪费的热量可以使用更小和更轻的散热器,进一步优化车重和续航里程。

SiC在太阳能应用

另一个SiC的应用是太阳能逆变器,其尺寸可能只有基于IGBT解决方案的一半。SiC更快的切换速度意味着制造商可以减少系统中的无源元件的尺寸。大型电容器和变压器可以被较小的替代品取代。散热片的尺寸可以减小。随着系统效率的提高,能量的捕获也会最大化。

SiC目前的缺陷

虽然SiC设备具有令人兴奋的潜力,但也存在制造问题。主要的挑战是基板缺陷。基面位错和螺型位错可能会产生“致命缺陷”,需要减少这类缺陷,以便SiC设备达到商业成功所需的高产量。应用材料公司正在与包括SiC晶圆制造商和IDM在内的生态系统参与者合作,专门解决SiC的制造问题。

许多行业预测人士认为,SiC最终将在更高的电压和电力应用中取代硅。随着整个行业对SiC的接受,我们可以应对更大的电力和效率挑战,帮助使世界变得更好。

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • IGBT
    +关注

    关注

    1261

    文章

    3740

    浏览量

    247881
  • SiC
    SiC
    +关注

    关注

    29

    文章

    2720

    浏览量

    62335
  • MOSEET
    +关注

    关注

    0

    文章

    3

    浏览量

    4958
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    碳化硅压敏电阻 - 氧化锌 MOV

    碳化硅圆盘压敏电阻 |碳化硅棒和管压敏电阻 | MOV / 氧化锌 (ZnO) 压敏电阻 |带引线的碳化硅压敏电阻 | 硅金属陶瓷复合电阻器 |ZnO 块压敏电阻 关于EAK碳化硅压敏
    发表于 03-08 08:37

    碳化硅的历史与应用介绍

    硅与碳的唯一合成物就是碳化硅(SiC),俗称金刚砂。SiC 在自然界中以矿物碳硅石的形式存在,但十分稀少。不过,自1893 年以来,粉状碳化硅已被大量生产用作研磨剂。碳化硅用作研磨剂已有一百多年
    发表于 07-02 07:14

    碳化硅深层的特性

    电磁性。因碳化硅是一种共价键化合物,原子间结合的键很强,它具有以下一些独特的性能,因而得以广泛应用。1)高熔点。关于碳化硅熔点的数据.不同资料取法不一,有2100℃。2)高硬度。碳化硅
    发表于 07-04 04:20

    CISSOID碳化硅驱动芯片

    哪位大神知道CISSOID碳化硅驱动芯片有几款,型号是什么
    发表于 03-05 09:30

    碳化硅半导体器件有哪些?

      由于碳化硅具有不可比拟的优良性能碳化硅是宽禁带半导体材料的一种,主要特点是高热导率、高饱和以及电子漂移速率和高击场强等,因此被应用于各种半导体材料当中,碳化硅器件主要包括功率二极
    发表于 06-28 17:30

    碳化硅基板——三代半导体的领军者

    泛的宽禁带半导体材料之一,凭借碳化硅(SiC)陶瓷材料自身优异的半导体性能,在各个现代工业领域发挥重要革新作用。是高温、高频、抗辐射、大功率应用场合下极为理想的半导体材料。由于碳化硅功率器件可显著降低
    发表于 01-12 11:48

    碳化硅器件是如何组成逆变器的?

    进一步了解碳化硅器件是如何组成逆变器的。
    发表于 03-16 07:22

    碳化硅器件的特点是什么

    今天我们来聊聊碳化硅器件的特点
    发表于 03-16 08:00

    什么是碳化硅(SiC)?它有哪些用途?

    什么是碳化硅(SiC)?它有哪些用途?碳化硅(SiC)的结构是如何构成的?
    发表于 06-18 08:32

    碳化硅的应用

    碳化硅作为现在比较好的材料,为什么应用的领域会受到部分限制呢?
    发表于 08-19 17:39

    传统的硅组件、碳化硅(Sic)和氮化镓(GaN)

    组件高出一大截,但其开关速度、切换损失等性能指针,也是硅组件难以望其项背的。碳化硅具有极佳的材料特性,可以显著降低开关损耗,因此电源开关的操作频率可以大为提高,从而使电源系统的尺寸明显缩小。至于在转换
    发表于 09-23 15:02

    请教碳化硅刻蚀工艺

    最近需要用到干法刻蚀技术去刻蚀碳化硅,采用的是ICP系列设备,刻蚀气体使用的是SF6+O2,碳化硅上面没有做任何掩膜,就是为了去除SiC表面损伤层达到表面改性的效果。但是实际刻蚀过程中总是会在碳化硅
    发表于 08-31 16:29

    功率模块中的完整碳化硅性能怎么样?

      本文重点介绍赛米控碳化硅在功率模块中的性能,特别是SEMITRANS 3模块和SEMITOP E2无基板模块。  分立器件(如 TO-247)是将碳化硅集成到各种应用中的第一步,但对于更强大和更
    发表于 02-20 16:29

    浅谈硅IGBT与碳化硅MOSFET驱动的区别

      硅IGBT与碳化硅MOSFET驱动两者电气参数特性差别较大,碳化硅MOSFET对于驱动的要求也不同于传统硅器件,主要体现在GS开通电压、GS关断电压、短路保护、信号延迟和抗干扰几个方面,具体如下
    发表于 02-27 16:03

    碳化硅肖特基二极管的基本特征分析

      碳化硅作为一种宽禁带半导体材料,比传统的硅基器件具有更优越的性能碳化硅的宽禁带(3.26eV)、高临界场(3×106V/cm)和高导热系数(49W/mK)使功率半导体器件效率更高,运行速度更快
    发表于 02-28 16:34