Piikarbidisirut, jotka tunnetaan my\u00f6s nimell\u00e4 karborundi (tai yksinkertaisesti SiC), ovat kokeneet uskomattoman muutoksen tehoelektroniikkateollisuudessa. Piikarbidisirut toimittavat virtaa kuin keskeytym\u00e4t\u00f6n virtal\u00e4hde tehoelektroniikkasovelluksiin, kuten patosein\u00e4t, jotka avautuvat ja sulkeutuvat tarvittaessa.<\/p>\n
S\u00e4hk\u00f6ajoneuvojen akkuteknologian pit\u00e4isi lis\u00e4t\u00e4 ajomatkaa latausta kohden, lyhent\u00e4\u00e4 latausaikoja ja parantaa yleist\u00e4 tehokkuutta.<\/p>\n
SiC-sirujen dielektrisen l\u00e4pily\u00f6ntikent\u00e4n voimakkuus on noin 10 kertaa suurempi kuin piin, mik\u00e4 antaa niille eritt\u00e4in korkeat, 600 V:n tai jopa tuhansien volttien l\u00e4pily\u00f6ntij\u00e4nnitteet ja v\u00e4hent\u00e4\u00e4 siten vastuskomponenttien m\u00e4\u00e4r\u00e4\u00e4 teholaitteissa.<\/p>\n
Piikarbidin kaltaiset laajan kaistanleveyden materiaalit ovat osoittautuneet korvaamattomiksi, kun niit\u00e4 k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n tehoelektroniikan sovelluksissa, kuten maanp\u00e4\u00e4llisiss\u00e4 s\u00e4hk\u00f6ajoneuvoissa ja avaruustutkimusluotaimissa ja -v\u00e4lineiss\u00e4, joissa piipuolijohteiden on kestett\u00e4v\u00e4 eritt\u00e4in korkeita j\u00e4nnitteit\u00e4 vaativissa ymp\u00e4rist\u00f6iss\u00e4. T\u00e4st\u00e4 edusta on tullut entist\u00e4kin t\u00e4rke\u00e4mpi, koska piikarbidin kaltaisia laajakaistaisia materiaaleja on otettu yh\u00e4 useammin k\u00e4ytt\u00f6\u00f6n piipuolijohteiden korvaamiseksi.<\/p>\n
Piikarbidin korkea murtoj\u00e4nnite mahdollistaa pienempien laitteiden suunnittelun ilman pelkoa katastrofaalisesta vikaantumisesta, joka aiheutuisi yhteensopimattoman piipuolijohdekomponentin liian suuresta k\u00e4\u00e4nteisest\u00e4 j\u00e4nnitteest\u00e4, mik\u00e4 johtaa pienempiin tehoh\u00e4vi\u00f6ihin piireiss\u00e4 ja pienempiin komponenttien mittoihin.<\/p>\n
Piikarbidin l\u00e4pily\u00f6ntij\u00e4nnite riippuu hiilivakioiden pitoisuudesta, jota voidaan hallita hiiliioni-implantaatiolla, jota seuraa l\u00e4mp\u00f6hapetus 1500-1700degC:ssa tai Ar-hehkutus ja l\u00e4mp\u00f6hapetus 1500-1770degC:ssa. T\u00e4ll\u00e4 prosessilla varmistetaan, ett\u00e4 hiilityhji\u00f6tiheys pysyy laitteissa riitt\u00e4v\u00e4n alhaisena, jotta varmistetaan pitk\u00e4 kantoaineen elinik\u00e4 ja korkea l\u00e4pily\u00f6ntij\u00e4nnite.<\/p>\n
Piikarbidi on yksi kovimmista tunnetuista materiaaleista, jolla on erinomainen korroosionkest\u00e4vyys, jonka ansiosta se kest\u00e4\u00e4 jopa 1400 asteen l\u00e4mp\u00f6tiloja. Lujuutensa ansiosta piikarbidia k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n autojen jarruissa ja kytkimiss\u00e4 sek\u00e4 luodinkest\u00e4viss\u00e4 liiveiss\u00e4; lis\u00e4ksi siit\u00e4 valmistetaan hioma-aineita ja puolijohteita.<\/p>\n
Piikarbidipuolijohteet k\u00e4sittelev\u00e4t s\u00e4hk\u00f6\u00e4 tehokkaammin kuin perinteiset vastineensa joissakin keskeisiss\u00e4 sovelluksissa, kuten Schottky-diodit (virtal\u00e4hteiden tasasuuntaajat) ja FETit\/MOSFETit (transistorit).<\/p>\n
Piikarbidisirut kest\u00e4v\u00e4t korkeampia k\u00e4ytt\u00f6l\u00e4mp\u00f6tiloja, joten ne soveltuvat erityisen hyvin s\u00e4hk\u00f6ajoneuvojen valmistajille. Niiden l\u00e4mp\u00f6tilaa s\u00e4\u00e4telev\u00e4t ominaisuudet v\u00e4hent\u00e4v\u00e4t riippuvuutta aktiivisista j\u00e4\u00e4hdytysj\u00e4rjestelmist\u00e4, jotka lis\u00e4\u00e4v\u00e4t painoa ja kustannuksia, ja lis\u00e4\u00e4v\u00e4t ajomatkaa sek\u00e4 latausaikoja.<\/p>\n
Piikarbidi on kiehtova yhdistelm\u00e4 fysikaalisia ja elektronisia ominaisuuksia. Puhtaassa tilassaan piikarbidi k\u00e4ytt\u00e4ytyy s\u00e4hk\u00f6isesti erist\u00e4v\u00e4n\u00e4 aineena, mutta lis\u00e4\u00e4m\u00e4ll\u00e4 siihen ep\u00e4puhtauksia hallitusti se voi muuttua joko P- tai N-tyypin puolijohdemateriaaliksi. P-tyypin laitteita voidaan luoda seostamalla alumiini-, boori-, gallium- tai typpipitoisia ep\u00e4puhtauksia; N-tyypin laitteessa typpi- ja fosforipitoiset ep\u00e4puhtaudet tuottavat N-tyypin laitteita - tai sit\u00e4 voidaan jopa seostaa suprajohtavuuden saavuttamiseksi!<\/p>\n
Hallitusten painostus p\u00e4\u00e4st\u00f6jen v\u00e4hent\u00e4miseksi ja s\u00e4hk\u00f6ajoneuvojen suosion kasvu ovat lis\u00e4nneet korkeilla j\u00e4nnitteill\u00e4 toimivien tehokomponenttien kysynt\u00e4\u00e4, mik\u00e4 on lis\u00e4nnyt piikarbidin ja laajan kaistaleveyden materiaalien, kuten galliumnitridin, k\u00e4ytt\u00f6\u00e4.<\/p>\n
Piikarbidisirujen j\u00e4nnitevastus on pienempi kuin piist\u00e4 valmistettujen sirujen, mik\u00e4 mahdollistaa pienempien laitteiden luomisen, joissa laitteiden paino ja energiah\u00e4vi\u00f6t ovat pienemm\u00e4t. Rautatieliikennesovelluksiin sovellettuna tehokkaampien ja pienemm\u00e4n jalanj\u00e4ljen omaavien laitteiden k\u00e4ytt\u00e4minen voi auttaa lis\u00e4\u00e4m\u00e4\u00e4n tehotiheytt\u00e4 ja samalla lis\u00e4t\u00e4 kuljetuskapasiteettia ja samalla pienent\u00e4\u00e4 k\u00e4ytt\u00f6kustannuksia. Mitsubishi Electric kehitti hiljattain 6,5 kV:n t\u00e4ys-SiC-tehopuolijohdemoduulin, jonka tehotiheys on heid\u00e4n mukaansa maailman suurin sek\u00e4 j\u00e4nnite- ett\u00e4 virran nimellisarvotasoilla.<\/p>\n
Piikarbidipuolijohteiden k\u00e4ytt\u00f6ik\u00e4 500 C:n l\u00e4mp\u00f6tiloissa on pidempi, joten ne soveltuvat aurinkosovelluksiin sek\u00e4 teholaitteisiin, joiden on kestett\u00e4v\u00e4 korkeampia l\u00e4mp\u00f6tiloja kuin piin. Piikarbidi kest\u00e4\u00e4 my\u00f6s korkeampia l\u00e4mp\u00f6tiloja paremmin kuin pii.<\/p>\n
Piikarbidin seostaminen alumiinilla ja boorilla synnytt\u00e4\u00e4 P-tyypin puolijohteita, kun taas typpi ja fosfori tuottavat N-tyypin piikarbideja.<\/p>\n
Piikarbiditransistoreilla ja FET:ill\u00e4 on laaja kielletty kaista ja suuri kriittinen s\u00e4hk\u00f6kentt\u00e4, joten ne soveltuvat hyvin korkeiden j\u00e4nnitteiden k\u00e4sittelyyn pienemm\u00e4ll\u00e4 kytkent\u00e4vastuksella ja kytkent\u00e4h\u00e4vi\u00f6ill\u00e4. Lis\u00e4ksi niiden pieni koko verrattuna IGBT- tai bipolaaritransistoreihin tarjoaa paljon paremmat l\u00e4mp\u00f6tilansietokyvyt sek\u00e4 suuremman luotettavuuden laajemmalla l\u00e4mp\u00f6tila-alueella.<\/p>\n
Sijoittajat ovat kiinnitt\u00e4neet huomiota piikarbidisirujen valmistajien, kuten Infineonin, ON Semiconductorin ja Wolfspeedin, tarjoamiin kasvumahdollisuuksiin. Niiden tehopuolijohteita on muun muassa s\u00e4hk\u00f6ajoneuvoissa, aurinkoenergian muuntamisessa ja 5G:n langattomassa teknologiassa.<\/p>\n
Piikarbidisirut tarjoavat paremman suorituskyvyn kuin perinteiset piilaitteet, kuten IGBT:t ja bipolaaritransistorit, kuten IGBT:t. Ne toimivat luotettavammin korkeammilla l\u00e4pily\u00f6ntij\u00e4nnitteill\u00e4, ja niiden kytkent\u00e4vastus ja kytkent\u00e4h\u00e4vi\u00f6t ovat pienemm\u00e4t.<\/p>\n
N\u00e4m\u00e4 edut auttavat SiC-pohjaisia malleja alentamaan j\u00e4rjestelm\u00e4n kokonaiskustannuksia, mik\u00e4 on olennaista energiatehokkaiden teknologioiden laajamittaisen k\u00e4ytt\u00f6\u00f6noton kannalta. SiC-mallit voivat saavuttaa n\u00e4m\u00e4 s\u00e4\u00e4st\u00f6t pienemm\u00e4ll\u00e4 j\u00e4rjestelm\u00e4koolla ja pienemmill\u00e4 j\u00e4\u00e4hdytys-, passiivisten komponenttien ja johdotuskustannuksilla.<\/p>\n
Piikarbidin ainutlaatuiset ominaisuudet auttavat luomaan mullistavia teknologioita tulevaisuuttamme varten, erityisesti siirrytt\u00e4ess\u00e4 kohti p\u00e4\u00e4st\u00f6t\u00f6nt\u00e4 taloutta. Esimerkiksi Wolfspeed-tehopuolijohteet voivat lis\u00e4t\u00e4 s\u00e4hk\u00f6ajoneuvojen tehokkuutta 10% ja auttaa akkuja latautumaan 30% nopeammin.<\/p>\n
Piikarbidin tehosirut auttavat maailmaa tekem\u00e4\u00e4n enemm\u00e4n v\u00e4hemm\u00e4ll\u00e4 energiankulutuksella, jotta voimme jatkaa tuttua el\u00e4m\u00e4\u00e4mme. Juuri t\u00e4m\u00e4 tekee t\u00e4st\u00e4 teknologiasta niin j\u00e4nnitt\u00e4v\u00e4n - sen kiistattomat edut viev\u00e4t sen nopeasti laajaan k\u00e4ytt\u00f6\u00f6n - j\u00e4nnitt\u00e4v\u00e4 aika olla tehopuolijohdeteknologian uranuurtaja!<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Silicon carbide chips, also known as carborundum (or simply SiC), have undergone an incredible transformation within the power electronics industry. Like dam walls that open and close when necessary, silicon carbide chips deliver current like an uninterrupted source of power to power electronics applications. Electric vehicle battery technologies should increase driving range per charge, reduce …<\/p>\n