دليل شامل حول وحدات SiC ودورها في الإلكترونيات القوية

الوحدات ذات مادة السيليكون كاربايد (SiC) على وشك إحداث اضطراب كبير في بعض الأسواق، حيث تعد أنظمة السيارات الكهربائية أو تخزين الطاقة المتجددة من بين المرشحات الرئيسية. يُزعم أن هذه الشبه موصلات المعدنية الفائقة تقدم "نقطة تحول في كفاءة الطاقة"، وهي ضرورية للتقدم في مجالات الطاقة المستدامة والتكنولوجيات الجديدة للتنقل. نسخ سابقة من هذا التقرير قد أوضحت الخصائص الفريدة لتقنية السيليكون كاربايد، ولكن يتطلب فهم أعمق إذا أردنا حقًا فهم ما ستوفره هذه التقنية وكيف ترتبط بكل شيء آخر يغذي شبكاتنا.

استعدوا لثورة في كفاءة الطاقة

الوحدات SiC تمثل خطوة كبيرة إلى الأمام في إلكترونيات الطاقة. لقد أصبحت المكونات المستندة إلى السيليكون معيارًا facto-de facto في أنظمة الإلكترونيات واستُخدمت لسنوات عديدة. كانت هذه التطبيقات مجالاً كلاسيكياً للترانزستورات المستندة إلى السيليكون، لكن سوء قدرتها على التوصيل الحراري فرض حدوداً علياً. في الطرف الآخر من الطيف، فإن الجزء المرتبط بمادة SiC يقلل الخسائر بشكل كبير بحيث لا تشكل سوى 25 بالمائة من الخسائر مقارنة بالبدائل السيليكونية لأن هذه الأجزاء قادرة على العمل بأمان عند درجات حرارة مرتفعة وتầnيعات أعلى. حل ذو كثافة طاقة عالية يمكن المستخدمين بفعالية من رفع مستويات كفاءة النظام ويخفض في النهاية الحاجة إلى التبريد في الأنظمة ويسمح لهم بتحقيق الكفاءة القصوى الممكنة مع هذا الفئة-E RFPA. باستخدام تقنية SiC كأساس لتحقيق هذه الأهداف البيئية.

أخبار: بالنسبة للنقل، يا لهول - SiC هو الطريق الصحيح

بالإضافة إلى ذلك، فإن الانتشار السريع لوسائل النقل الأنظف يُعزز بواسطة وحدات SiC أيضًا. لقد كانت عوامل التحويل والمتحكمات SiC نعمة كاملة للمركبات الكهربائية (EVs)، حيث تُعتبر هذه التقنية حاسمة في تقليل استدامة المركبات الكهربائية. ومن بين هذه العوامل الوحدات التي تشحن بشكل أسرع، وزيادة المدى لكل كيلوواط ساعة من كثافة الطاقة لأنفس الخلايا وتقليل الوزن في نظام البطارية الكامل مع الحفاظ على كفاءة عالية جدًا باستخدام مواد نادرة قليلة أو بدونها.

العلم في وحدات SiC: البداية

ستنطلق هذه السحرية نحو نماذج تبديل مادة Sic. فجوة الطاقة العريضة للكربنيت السيليكون - وهي خاصية أساسية في الفيزياء الصلبة التي تحدد مدى جودة سلوك المادة تحت الجهد العالي قبل أن تنفد. قدرة أعلى بحجم ووزن أصغر، مع إمكانية واجهة ثنائية، يمكن تحقيق مزيد من تصغير الأجهزة القادرة على التعامل مع كثافات طاقة أعلى. يعمل Sic بمقاومة أقل من السيليكون، مما قد يقلل من خسائر التوصيل والتبديل؛ بالإضافة إلى أنه مادة سريعة يمكنها دعم المفاتيح عالية السرعة لجعل تحويل الطاقة أكثر فعالية. لهذه الغاية، تفتح تقنية Sic الباب أمام مستويات جديدة من أداء الطاقة والدوائر مع نسبة غير مسبوقة بين الإخراج ذروة والمتوسط مقارنةً بنسب الحجم-الكفاءة.

وحدة Sic تطبيقات متعددة

حاليًا، يتم دمج وحدات SiC لتطبيقات تتجاوز صناعة السيارات. وقد تم رافقها استفسارات حول الطرق التي تحسن بها تقنية SiC أداء العاكسات الشمسية، وتدعم الإلكترونيات الأداء العالي لأنظمة الطيران بوزن أقل بكثير وتُحفِّز محركات الصناعية أكثر كفاءة وأقل اعتمادًا على الطاقة من أي وقت مضى. وبشكل سعيد، يمكن حتى للمعدات الطبية أن تستفيد من هذا الحجم الصغير مع موثوقية تحسينات MTTE (متوسط الزمن المتوقع لحياة النظام) الخاصة بوحدات SiC، مما يؤدي إلى نتائج أفضل للمرضى. قد تكون مرونة وحدات SiC المفتاح لقدرتها على إحداث تغيير في العديد من الصناعات والتطبيقات المختلفة.

ابتكارات الجيل التالي في أنظمة الطاقة المستندة إلى SiC

الأبحاث في داركهاوس إيجابية بنفس القدر حول وعود الإلكترونيات القوة المستندة إلى Sic [120]. الوظائف المدمجة في حزمة واحدة، مثل الوحدات الإلكترونية المتكاملة والتقدم في مواد ذات فجوة طاقة أعلى (على سبيل المثال، نيتريد الجاليوم على قاعدة Sic) تسهم في أنظمة جديدة ستؤدي بأداء لم يسبق له مثيل. علاوة على ذلك، جعل التصنيع أكثر كفاءة من حيث انبعاث الكربون وتقليل تكلفة تقنية الكربيد السيليكون بشكل عام في جميع القطاعات التي تشمل عدة صناعات تم إطلاقها في نفس الوقت.

ستعزز وحدات SiC أداء التصميم الكهربائي حيث تزيد من الكفاءة والاستدامة والقوة التكنولوجية العامة. من الجيد أن نرى أننا نتجه نحو عالم يكون فيه حياة الناس أكثر أمانًا من هذه الأنواع من الأمور، لأن الباب أصبح الآن مفتوحًا على مصراعيه لجعل حياتنا أكثر خضرة وترشيد استهلاك الطاقة في حياتنا اليومية. ثورة أنظمة الإلكترونيات القوة المستندة إلى SiC: نظرة عامة على إدارة الطاقة المستقبلية (في يونيو 2020).