Le carbure de silicium pour de nouveaux véhicules énergétiques est attendu

Le silicium a toujours été le matériau le plus utilisé pour la fabrication de puces semi-conductrices, principalement en raison de la grande réserve de silicium, le coût est relativement faible et la préparation est relativement simple. Cependant, l'application du silicium dans le domaine de l'optoélectronique et des dispositifs haute puissance haute fréquence est entravée, et les performances de fonctionnement du silicium à haute fréquence sont médiocres, ce qui ne convient pas aux applications à haute tension. Ces limitations ont rendu de plus en plus difficile pour les dispositifs d'alimentation à base de silicium de répondre aux besoins des applications émergentes telles que de nouveaux véhicules énergétiques et des rails à grande vitesse pour des performances de haute puissance et à haute fréquence.

Dans ce contexte, le carbure de silicium est mis sous les projecteurs. Par rapport aux matériaux semi-conducteurs de première et deuxième génération, le SIC a une série d'excellentes propriétés physicochimiques, en plus de la largeur de bande interdite, il a également les caractéristiques d'un champ électrique élevé, une vitesse électronique élevée, une conductivité thermique élevée, une densité électronique élevée et une grande mobilité. Le champ électrique de dégradation critique du SIC est 10 fois celui de SI et 5 fois celui des GaAs, ce qui améliore la capacité de tension de traitage, la fréquence de fonctionnement et la densité de courant des dispositifs de base SIC et réduit la perte de conduction du dispositif. Couplé à une conductivité thermique plus élevée que CU, l'appareil ne nécessite pas de dispositifs de dissipation de chaleur supplémentaires à utiliser, en réduisant la taille globale de la machine. De plus, les appareils SIC ont des pertes de conduction très faibles et peuvent maintenir de bonnes performances électriques à des fréquences ultra-élevées. Par exemple, passer d'une solution à trois niveaux basée sur des dispositifs SI à une solution à deux niveaux basée sur le SIC peut augmenter l'efficacité de 96% à 97,6% et réduire la consommation d'énergie jusqu'à 40%. Par conséquent, les dispositifs SIC présentent de grands avantages dans les applications de faible puissance, miniaturisées et à haute fréquence.

Par rapport au silicium traditionnel, les performances de limite d'utilisation du carbure de silicium sont meilleures que celles du silicium, qui peuvent répondre aux besoins d'application de température élevée, haute pression, haute fréquence, haute puissance et autres conditions, et le carbure de silicium actuel a été appliqué à Dispositifs RF et dispositifs d'alimentation.

Les matériaux en carbure de silicium peuvent rendre la taille de l'appareil de plus en plus petit, et les performances s'améliorent de mieux en mieux, donc ces dernières années, les fabricants de véhicules électriques l'ont favorisé. Selon Rohm, un convertisseur LLCDC / DC de 5 kW, la carte de contrôle de puissance a été remplacée par du carbure de silicium au lieu de dispositifs de silicium, le poids a été réduit de 7 kg à 0,9 kg et le volume a été réduit de 8755cc à 1350cc. La taille du dispositif SIC n'est que de 1/10 de celle du dispositif de silicium de la même spécification, et la perte d'énergie du système MOSFET SI Carbit est inférieure à 1/4 de celle de l'IGBT à base de silicium, ce qui peut également Apportez des améliorations de performances significatives au produit final.