S'espera el carbur de silici per als nous vehicles energètics

El silici sempre ha estat el material més utilitzat per a la fabricació de xips de semiconductors, principalment a causa de la gran reserva de silici, el cost és relativament baix i la preparació és relativament senzilla. Tanmateix, l’aplicació de silici en el camp de l’optoelectrònica i els dispositius d’alta freqüència d’alta freqüència es veuen obstaculitzats i el rendiment de funcionament del silici a freqüències altes és deficient, que no és adequat per a aplicacions d’alta tensió. Aquestes limitacions han fet cada cop més difícil que els dispositius de potència basats en silici per satisfer les necessitats d’aplicacions emergents, com ara nous vehicles d’energia i ferrocarril d’alta velocitat per a un rendiment d’alta potència i d’alta freqüència.

En aquest context, el carbur de silici ha entrat en el punt de mira. En comparació amb els materials semiconductors de primera i segona generació, SIC té una sèrie de propietats fisicoquímiques excel·lents, a més de l'amplada de la bretxa de la banda, també té les característiques del camp elèctric de gran desglossament, la velocitat d'electrons d'alta saturació, alta conductivitat tèrmica, alta densitat d'electrons d'electrons i alta mobilitat. El camp elèctric de desglossament crític de SIC és 10 vegades el de SI i 5 vegades el de GAAS, cosa que millora la capacitat de tensió de suport, la freqüència de funcionament i la densitat de corrent dels dispositius de base SIC i redueix la pèrdua de conducció del dispositiu. Combinat amb una conductivitat tèrmica més elevada que la CU, el dispositiu no requereix que s’utilitzin dispositius addicionals de dissipació de calor, reduint la mida general de la màquina. A més, els dispositius SIC tenen pèrdues de conducció molt baixes i poden mantenir un bon rendiment elèctric a freqüències ultra-altes. Per exemple, canviar d’una solució de tres nivells basada en dispositius SI a una solució de dos nivells basada en SIC pot augmentar l’eficiència del 96% al 97,6% i reduir el consum d’energia fins a un 40%. Per tant, els dispositius SIC tenen grans avantatges en aplicacions de baixa potència, miniaturitzada i d’alta freqüència.

En comparació amb el silici tradicional, el rendiment límit d’ús del carbur de silici és millor que el del silici, que pot satisfer les necessitats d’aplicació d’alta temperatura, alta pressió, alta freqüència, alta potència i altres condicions, i el carbur de silici actual s’ha aplicat a Dispositius de RF i dispositius de potència.

Els materials de carbur de silici poden fer que la mida del dispositiu sigui més petita i més petita, i el rendiment millora i millor, de manera que en els darrers anys els fabricants de vehicles elèctrics ho han afavorit. Segons RoHM, un convertidor de 5KW LLCDC/DC, la placa de control de potència es va substituir per carbur de silici en lloc de dispositius de silici, el pes es va reduir de 7kg a 0,9kg i el volum es va reduir de 8755cc a 1350cc. La mida del dispositiu SIC és només 1/10 del del dispositiu de silici de la mateixa especificació, i la pèrdua d’energia del sistema MOSFET SI és inferior a 1/4 de l’IGBT basat en silici, que també pot Aporteu millores importants en el rendiment al producte final.