Silisiumkarbidbrikker, ogs\u00e5 kjent som karborundum (eller bare SiC), har gjennomg\u00e5tt en utrolig forvandling innen kraftelektronikkindustrien. Som demningsmurer som \u00e5pnes og lukkes n\u00e5r det er n\u00f8dvendig, leverer silisiumkarbidbrikker str\u00f8m som en uavbrutt kraftkilde til kraftelektronikkapplikasjoner.<\/p>\n
Batteriteknologi for elbiler skal \u00f8ke rekkevidden per lading, redusere ladetiden og forbedre den generelle effektiviteten.<\/p>\n
SiC-brikker har dielektriske feltstyrker som er omtrent ti ganger st\u00f8rre enn silisium, noe som gir dem sv\u00e6rt h\u00f8ye gjennomslagsspenninger p\u00e5 600 V eller til og med tusenvis av volt og dermed reduserer motstandskomponentene i kraftenheter.<\/p>\n
Materialer med bredt b\u00e5ndgap, som silisiumkarbid, har vist seg \u00e5 v\u00e6re uvurderlige n\u00e5r de brukes i kraftelektronikk, for eksempel i landbaserte elektriske kj\u00f8ret\u00f8y og romfartssonder og -instrumenter, der silisiumhalvledere m\u00e5 t\u00e5le t\u00f8ffe omgivelser med ekstremt h\u00f8ye spenninger. Denne fordelen har blitt enda viktigere etter at materialer med bredt b\u00e5ndgap, som silisiumkarbid, i \u00f8kende grad har blitt tatt i bruk for \u00e5 erstatte silisiumhalvledere.<\/p>\n
Silisiumkarbidets h\u00f8ye bruddspenning gj\u00f8r det mulig \u00e5 konstruere mindre enheter uten frykt for katastrofale feil som f\u00f8lge av at en inkompatibel silisiumhalvlederenhet blir for mye forspent, noe som f\u00f8rer til mindre effekttap i kretser og mindre komponentdimensjoner.<\/p>\n
Silisiumkarbidets gjennombruddsspenning avhenger av konsentrasjonen av karbonlekkasjer, som kan kontrolleres ved hjelp av karbonionimplantasjon etterfulgt av termisk oksidasjon ved 1500-1700 grader C eller Ar-gl\u00f8dning og termisk oksidasjon ved 1500-1770 grader C. Denne prosessen sikrer at tettheten av karbonlekkasjer i enhetene forblir lav nok til \u00e5 sikre lang levetid og h\u00f8y gjennomslagsspenning.<\/p>\n
Silisiumkarbid er et av de hardeste materialene som finnes, med en enest\u00e5ende korrosjonsbestandighet som gj\u00f8r at det t\u00e5ler temperaturer p\u00e5 opptil 1400 \u00b0C. Takket v\u00e6re sin styrke brukes silisiumkarbid i bilbremser og -koblinger samt skuddsikre vester, og det brukes ogs\u00e5 i slipemidler og halvledere.<\/p>\n
Halvledere av silisiumkarbid behandler elektrisitet mer effektivt enn sine tradisjonelle motstykker i noen viktige bruksomr\u00e5der, blant annet Schottky-dioder (likerettere i str\u00f8mforsyninger) og FET-er\/MOSFET-er (transistorer).<\/p>\n
Silisiumkarbidbrikker t\u00e5ler h\u00f8yere driftstemperaturer, noe som gj\u00f8r dem spesielt egnet for produsenter av elektriske kj\u00f8ret\u00f8y. De temperaturregulerende egenskapene reduserer avhengigheten av aktive kj\u00f8lesystemer, som gir ekstra vekt og kostnader, og \u00f8ker b\u00e5de rekkevidden og ladetiden.<\/p>\n
Silisiumkarbid er en spennende kombinasjon av fysiske og elektroniske egenskaper. I ren tilstand oppf\u00f8rer silisiumkarbid seg som en elektrisk isolator, men ved kontrollert tilsetning av urenheter kan det bli et halvledermateriale av enten P-type eller N-type. P-type enheter kan skapes ved doping med aluminium, bor, gallium eller nitrogenforurensninger, mens nitrogen- og fosforforurensninger gir N-type enheter - eller det kan til og med dopes for \u00e5 oppn\u00e5 superledningsevne!<\/p>\n
Presset fra myndighetene om reduserte utslipp og den \u00f8kende populariteten til elektriske kj\u00f8ret\u00f8y har f\u00f8rt til en kraftig \u00f8kning i ettersp\u00f8rselen etter kraftkomponenter som kan operere ved h\u00f8ye spenninger, noe som har bidratt til et oppsving i bruken av silisiumkarbid og materialer med bredt b\u00e5ndgap, som galliumnitrid.<\/p>\n
Silisiumkarbidbrikker har lavere spenningsmotstand enn sine motstykker i silisium, noe som gj\u00f8r det mulig \u00e5 lage mindre enheter med redusert utstyrsvekt og energitap. I jernbanetransport kan mer effektive enheter med mindre fotavtrykk bidra til \u00e5 \u00f8ke effekttettheten og samtidig \u00f8ke b\u00e6reevnen og redusere driftskostnadene. Mitsubishi Electric har nylig utviklet en 6,5 kV full-SiC-krafthalvledermodul med det de hevder er verdens h\u00f8yeste effekttetthet p\u00e5 b\u00e5de spennings- og str\u00f8mniv\u00e5.<\/p>\n
Halvledere av silisiumkarbid har forlenget levetid ved temperaturer p\u00e5 500 \u00b0C, noe som gj\u00f8r dem egnet for solcelleapplikasjoner og kraftforsyningsenheter som m\u00e5 t\u00e5le h\u00f8yere temperaturer enn silisium. Silisiumkarbid t\u00e5ler ogs\u00e5 h\u00f8yere temperaturer bedre enn silisium.<\/p>\n
Doping av silisiumkarbid med aluminium og bor gir halvledere av P-typen, mens nitrogen og fosfor gir silisiumkarbider av N-typen.<\/p>\n
Transistorer og FET-er i silisiumkarbid har et bredt forbudt b\u00e5nd og et h\u00f8yt kritisk elektrisk felt, noe som gj\u00f8r dem godt egnet til \u00e5 h\u00e5ndtere h\u00f8ye spenninger med redusert on-state-motstand og koblingstap. I tillegg er de sm\u00e5 sammenlignet med IGBT-transistorer og bipolare transistorer, noe som gir mye bedre temperaturtoleranse og st\u00f8rre p\u00e5litelighet over et bredere temperaturomr\u00e5de.<\/p>\n
Investorene har f\u00e5tt \u00f8ynene opp for vekstpotensialet hos produsenter av silisiumkarbidbrikker som Infineon, ON Semiconductor og Wolfspeed. Halvlederne deres brukes blant annet i elektriske kj\u00f8ret\u00f8y, solenergikonvertering og 5G tr\u00e5dl\u00f8s teknologi.<\/p>\n
Silisiumkarbidbrikker har overlegen ytelse i forhold til tradisjonelle silisiumkomponenter som IGBT-er og bipolare transistorer. De fungerer mer p\u00e5litelig ved h\u00f8yere gjennomslagsspenninger, samtidig som de har redusert innkoblingsmotstand og koblingstap.<\/p>\n
Disse fordelene bidrar til at SiC-baserte konstruksjoner reduserer de totale systemkostnadene, noe som er avgj\u00f8rende for at energieffektive teknologier skal kunne tas i bruk i stor skala. SiC-design kan oppn\u00e5 disse besparelsene gjennom mindre systemst\u00f8rrelse og lavere utgifter til kj\u00f8ling, passive komponenter og kabling.<\/p>\n
Silisiumkarbidens unike egenskaper bidrar til \u00e5 skape banebrytende teknologier for fremtiden, s\u00e6rlig n\u00e5r vi beveger oss mot en \u00f8konomi med netto nullutslipp. Wolfspeed-halvledere kan for eksempel \u00f8ke effektiviteten til elektriske kj\u00f8ret\u00f8y med 10%, samtidig som batteriene lades 30% raskere.<\/p>\n
Silisiumkarbid-kraftbrikker hjelper verden med \u00e5 gj\u00f8re mer med mindre energi, slik at vi kan fortsette \u00e5 leve v\u00e5re liv slik vi kjenner dem. Det er det som gj\u00f8r denne teknologien s\u00e5 spennende - dens ubestridelige fordeler gj\u00f8r at den raskt blir tatt i bruk i stor skala - det er en spennende tid \u00e5 v\u00e6re en av pionerene innen en pionerteknologi for krafthalvledere!<\/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