Chipy z w\u0119glika krzemu, znane r\u00f3wnie\u017c jako karborund (lub po prostu SiC), przesz\u0142y niesamowit\u0105 transformacj\u0119 w bran\u017cy energoelektroniki. Podobnie jak \u015bciany zapory, kt\u00f3re otwieraj\u0105 si\u0119 i zamykaj\u0105 w razie potrzeby, chipy z w\u0119glika krzemu dostarczaj\u0105 pr\u0105d jako nieprzerwane \u017ar\u00f3d\u0142o zasilania do zastosowa\u0144 energoelektronicznych.<\/p>\n
Technologie akumulator\u00f3w pojazd\u00f3w elektrycznych powinny zwi\u0119kszy\u0107 zasi\u0119g jazdy na jednym \u0142adowaniu, skr\u00f3ci\u0107 czas \u0142adowania i poprawi\u0107 og\u00f3ln\u0105 wydajno\u015b\u0107.<\/p>\n
Chipy SiC charakteryzuj\u0105 si\u0119 nat\u0119\u017ceniem pola elektrycznego przebicia dielektrycznego oko\u0142o 10 razy wi\u0119kszym ni\u017c krzem, co daje im bardzo wysokie napi\u0119cia przebicia 600 V lub nawet tysi\u0105ce wolt\u00f3w, a tym samym zmniejsza elementy rezystancyjne w urz\u0105dzeniach zasilaj\u0105cych.<\/p>\n
Materia\u0142y o szerokim pa\u015bmie wzbronionym, takie jak w\u0119glik krzemu, okaza\u0142y si\u0119 nieocenione w zastosowaniach energoelektronicznych, takich jak naziemne pojazdy elektryczne oraz sondy i instrumenty do eksploracji kosmosu, gdzie p\u00f3\u0142przewodniki krzemowe musz\u0105 wytrzymywa\u0107 trudne warunki z ekstremalnie wysokimi napi\u0119ciami. Zaleta ta sta\u0142a si\u0119 jeszcze bardziej istotna, poniewa\u017c materia\u0142y o szerokim pa\u015bmie przenoszenia, takie jak w\u0119glik krzemu, s\u0105 coraz cz\u0119\u015bciej stosowane w celu zast\u0105pienia p\u00f3\u0142przewodnik\u00f3w krzemowych.<\/p>\n
Wysokie napi\u0119cie przebicia w\u0119glika krzemu umo\u017cliwia projektowanie mniejszych urz\u0105dze\u0144 bez obawy o katastrofaln\u0105 awari\u0119 wynikaj\u0105c\u0105 z odwrotnego polaryzacji niekompatybilnego krzemowego urz\u0105dzenia p\u00f3\u0142przewodnikowego, co prowadzi do mniejszych strat mocy w obwodach i mniejszych wymiar\u00f3w komponent\u00f3w.<\/p>\n
Napi\u0119cie przebicia w\u0119glika krzemu zale\u017cy od st\u0119\u017cenia wakans\u00f3w w\u0119glowych, kt\u00f3re mo\u017cna kontrolowa\u0107 poprzez implantacj\u0119 jon\u00f3w w\u0119gla, a nast\u0119pnie utlenianie termiczne w temperaturze 1500-1700 stopni Celsjusza lub wy\u017carzanie Ar i utlenianie termiczne w temperaturze 1500-1770 stopni Celsjusza. Proces ten zapewnia, \u017ce g\u0119sto\u015b\u0107 wakancji w\u0119glowych w urz\u0105dzeniach pozostaje wystarczaj\u0105co niska, aby zapewni\u0107 d\u0142ug\u0105 \u017cywotno\u015b\u0107 no\u015bnik\u00f3w i wysokie napi\u0119cie przebicia.<\/p>\n
W\u0119glik krzemu jest jednym z najtwardszych znanych materia\u0142\u00f3w, o wyj\u0105tkowej odporno\u015bci na korozj\u0119, kt\u00f3ra pozwala mu wytrzyma\u0107 temperatury do 1400 stopni Celsjusza. Dzi\u0119ki swojej wytrzyma\u0142o\u015bci, w\u0119glik krzemu znajduje zastosowanie w hamulcach i sprz\u0119g\u0142ach samochodowych, a tak\u017ce kamizelkach kuloodpornych; ponadto, materia\u0142y \u015bcierne i p\u00f3\u0142przewodniki s\u0105 produkowane przy u\u017cyciu tego materia\u0142u.<\/p>\n
P\u00f3\u0142przewodniki z w\u0119glika krzemu przetwarzaj\u0105 energi\u0119 elektryczn\u0105 wydajniej ni\u017c ich tradycyjne odpowiedniki w niekt\u00f3rych kluczowych zastosowaniach, w tym diody Schottky'ego (prostowniki w zasilaczach) i tranzystory FET\/MOSFET (tranzystory).<\/p>\n
Chipy z w\u0119glika krzemu s\u0105 w stanie wytrzyma\u0107 wy\u017csze temperatury pracy, co czyni je szczeg\u00f3lnie przydatnymi dla producent\u00f3w pojazd\u00f3w elektrycznych. Ich zdolno\u015b\u0107 do kontrolowania temperatury zmniejsza zale\u017cno\u015b\u0107 od aktywnych system\u00f3w ch\u0142odzenia, kt\u00f3re zwi\u0119kszaj\u0105 wag\u0119 i koszty, zwi\u0119kszaj\u0105c zasi\u0119g jazdy, a tak\u017ce czas \u0142adowania.<\/p>\n
W\u0119glik krzemu stanowi intryguj\u0105ce po\u0142\u0105czenie w\u0142a\u015bciwo\u015bci fizycznych i elektronicznych. W stanie czystym w\u0119glik krzemu zachowuje si\u0119 jak izolator elektryczny; jednak poprzez kontrolowane dodawanie zanieczyszcze\u0144 mo\u017ce sta\u0107 si\u0119 materia\u0142em p\u00f3\u0142przewodnikowym typu P lub N. Urz\u0105dzenia typu P mog\u0105 by\u0107 tworzone przez domieszkowanie aluminium, boru, galu lub azotu; w przypadku urz\u0105dze\u0144 typu N zanieczyszczenia azotem i fosforem daj\u0105 urz\u0105dzenia typu N - a nawet mog\u0105 by\u0107 domieszkowane w celu osi\u0105gni\u0119cia nadprzewodnictwa!<\/p>\n
Presja ze strony rz\u0105d\u00f3w na ograniczenie emisji i rosn\u0105ca popularno\u015b\u0107 pojazd\u00f3w elektrycznych spowodowa\u0142y gwa\u0142towny wzrost popytu na komponenty zasilaj\u0105ce, kt\u00f3re mog\u0105 pracowa\u0107 przy wysokich napi\u0119ciach, co przyczyni\u0142o si\u0119 do wzrostu wykorzystania w\u0119glika krzemu i materia\u0142\u00f3w o szerokim pa\u015bmie przenoszenia, takich jak azotek galu.<\/p>\n
Chipy z w\u0119glika krzemu oferuj\u0105 ni\u017csz\u0105 rezystancj\u0119 napi\u0119ciow\u0105 ni\u017c ich krzemowe odpowiedniki, umo\u017cliwiaj\u0105c tworzenie mniejszych urz\u0105dze\u0144 o zmniejszonej wadze i stratach energii. W zastosowaniach zwi\u0105zanych z transportem kolejowym, wykorzystanie bardziej wydajnych urz\u0105dze\u0144 o mniejszej powierzchni mo\u017ce pom\u00f3c zwi\u0119kszy\u0107 g\u0119sto\u015b\u0107 mocy przy jednoczesnym zwi\u0119kszeniu no\u015bno\u015bci i obni\u017ceniu koszt\u00f3w operacyjnych. Firma Mitsubishi Electric opracowa\u0142a niedawno modu\u0142 p\u00f3\u0142przewodnikowy o napi\u0119ciu 6,5 kV wykonany w ca\u0142o\u015bci w technologii SiC, kt\u00f3ry - jak twierdzi - cechuje si\u0119 najwy\u017csz\u0105 na \u015bwiecie g\u0119sto\u015bci\u0105 mocy zar\u00f3wno na poziomie napi\u0119cia, jak i pr\u0105du znamionowego.<\/p>\n
P\u00f3\u0142przewodniki z w\u0119glika krzemu maj\u0105 wyd\u0142u\u017con\u0105 \u017cywotno\u015b\u0107 w temperaturach 500C, dzi\u0119ki czemu nadaj\u0105 si\u0119 do zastosowa\u0144 solarnych, a tak\u017ce urz\u0105dze\u0144 zasilaj\u0105cych, kt\u00f3re musz\u0105 wytrzymywa\u0107 wy\u017csze temperatury ni\u017c krzem. W\u0119glik krzemu jest r\u00f3wnie\u017c bardziej odporny na wy\u017csze temperatury ni\u017c krzem.<\/p>\n
Domieszkowanie w\u0119glika krzemu aluminium i borem tworzy p\u00f3\u0142przewodniki typu P, podczas gdy azot i fosfor daj\u0105 w\u0119gliki krzemu typu N.<\/p>\n
Tranzystory i tranzystory FET z w\u0119glika krzemu charakteryzuj\u0105 si\u0119 szerokim pasmem zabronionym i wysokim krytycznym polem elektrycznym przebicia, dzi\u0119ki czemu dobrze nadaj\u0105 si\u0119 do obs\u0142ugi wysokich napi\u0119\u0107 przy zmniejszonej rezystancji w stanie w\u0142\u0105czenia i stratach prze\u0142\u0105czania. Co wi\u0119cej, ich niewielkie rozmiary w por\u00f3wnaniu do tranzystor\u00f3w IGBT lub tranzystor\u00f3w bipolarnych zapewniaj\u0105 znacznie lepsz\u0105 tolerancj\u0119 temperaturow\u0105, a tak\u017ce wi\u0119ksz\u0105 niezawodno\u015b\u0107 w szerszym zakresie temperatur.<\/p>\n
Inwestorzy zwr\u00f3cili uwag\u0119 na potencja\u0142 wzrostu oferowany przez producent\u00f3w chip\u00f3w z w\u0119glika krzemu, takich jak Infineon, ON Semiconductor i Wolfspeed. Ich p\u00f3\u0142przewodniki mocy mo\u017cna znale\u017a\u0107 mi\u0119dzy innymi w pojazdach elektrycznych, konwersji energii s\u0142onecznej i technologii bezprzewodowej 5G.<\/p>\n
Chipy z w\u0119glika krzemu oferuj\u0105 lepsz\u0105 wydajno\u015b\u0107 ni\u017c tradycyjne urz\u0105dzenia krzemowe, takie jak tranzystory IGBT i tranzystory bipolarne, takie jak IGBT. Dzia\u0142aj\u0105 one bardziej niezawodnie przy wy\u017cszych napi\u0119ciach przebicia, przy jednoczesnym zmniejszeniu rezystancji w\u0142\u0105czenia i strat prze\u0142\u0105czania.<\/p>\n
Zalety te pomagaj\u0105 projektom opartym na SiC obni\u017cy\u0107 ca\u0142kowity koszt systemu, co ma zasadnicze znaczenie dla powszechnego stosowania energooszcz\u0119dnych technologii. Konstrukcje SiC mog\u0105 osi\u0105gn\u0105\u0107 te oszcz\u0119dno\u015bci dzi\u0119ki mniejszym rozmiarom systemu i ni\u017cszym kosztom ch\u0142odzenia, komponent\u00f3w pasywnych i okablowania.<\/p>\n
Unikalne w\u0142a\u015bciwo\u015bci w\u0119glika krzemu pomagaj\u0105 w tworzeniu prze\u0142omowych technologii dla naszej przysz\u0142o\u015bci, zw\u0142aszcza gdy zmierzamy w kierunku gospodarki o zerowej emisji netto. Na przyk\u0142ad p\u00f3\u0142przewodniki mocy Wolfspeed mog\u0105 zwi\u0119kszy\u0107 wydajno\u015b\u0107 pojazd\u00f3w elektrycznych o 10%, jednocze\u015bnie pomagaj\u0105c akumulatorom \u0142adowa\u0107 si\u0119 o 30% szybciej.<\/p>\n
Chipy zasilaj\u0105ce z w\u0119glika krzemu pomagaj\u0105 \u015bwiatu robi\u0107 wi\u0119cej przy mniejszym zu\u017cyciu energii, umo\u017cliwiaj\u0105c nam kontynuowanie \u017cycia, jakie znamy. To w\u0142a\u015bnie sprawia, \u017ce ta technologia jest tak ekscytuj\u0105ca - jej niezaprzeczalne zalety szybko popychaj\u0105 j\u0105 do powszechnego zastosowania - to ekscytuj\u0105cy czas, aby by\u0107 pionierem pionierskiej technologii p\u00f3\u0142przewodnik\u00f3w mocy!<\/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