Umfassender Leitfaden zu SiC-Modulen und ihrer Rolle in der Leistungselektronik

SiC (Silicon Carbide)-Module stehen kurz davor, einige Märkte ernsthaft zu verändern; Kandidaten dafür sind autonome Elektriksysteme oder erneuerbare Energiespeicher. Diese angeblichen Super-Metall-Halbleiter bieten einen "Meilenstein in der Energieeffizienz" und sind entscheidend für den Fortschritt nachhaltiger Energie sowie neuer Mobilitätstechnologien. Frühere Versionen dieses Papier haben die einzigartigen Eigenschaften der SiC-Technologie beschrieben, aber eine genauere Untersuchung ist notwendig, wenn man wirklich verstehen möchte, was sie im Bezug auf alles andere bieten wird, das unsere Systeme antreibt.

Sei bereit für einen Durchbruch in der Energieeffizienz

Die SiC-Module stellen einen großen Schritt nach vorn in der Leistungselektronik dar. Siliziumbasierte Komponenten sind zu einem de-facto-Standard in elektronischen Systemen geworden und wurden seit vielen Jahren eingesetzt. Diese Anwendungen waren ein klassisches Arbeitsgebiet siliziumbasierter Transistoren, aber deren schlechte Wärmeleitfähigkeit setzte eine obere Grenze. Am anderen Ende des Spektrums senkt der materialbezogene Anteil von SiC die Verluste so stark, dass sie nur noch 25 Prozent der Verluste gegenüber ihren Siliziumäquivalenten betragen, da diese Anteile in der Lage sind, bei erhöhten Temperaturen und höheren Frequenzen sicherer zu arbeiten. Eine Lösung mit hoher Leistungsdichte, die den Benutzern effektiv ermöglicht, höhere Effizienzniveaus im System zu erreichen, wird letztendlich ihren Bedarf an Kühlung in Systemen reduzieren und ihnen ermöglichen, die maximale Effizienz mit dieser Klasse-E-RFPA zu erreichen. Die Nutzung von SiC-Technologie als Grundlage zur Erreichung dieser ökologischen Ziele.

Nachricht: Beim Transport, WOW - SiC ist der Weg der Zukunft

Darüber hinaus wird die schnelle Einführung von umweltfreundlicheren Transportmodi auch durch SiC-Module gefördert. SiC-Wechselrichter und -Controller sind ein echter Segen für Elektrofahrzeuge (EVs), da diese Technologie als entscheidend gilt, um die Nachhaltigkeit von EVs zu reduzieren. Dazu gehören schnellere Lademodule, eine größere Reichweite pro Kilowattstunde, höhere Energiedichte der einzelnen Zellen und geringeres Gewicht des vollständigen Batteriesystems – immer noch mit sehr hoher Effizienz und unter Verwendung von wenigen oder gar keinen seltenen Materialien.

Wissenschaft in SiC-Modulen: Der Anfang

Diese Zauberei wird sich den Schaltmodellen des SiC-Materials zuwenden. Das breite Bandlückenspektrum von Siliciumcarbid – eine entscheidende Eigenschaft in der Festkörperphysik, die bestimmt, wie gut das Material sich bei hohen Spannungen verhält, bevor es erschöpft ist. Mehr Leistung bei kleinerem Gewicht und Volumen: Durch die Doppel-Schnittstellen-Fähigkeit ist eine weitere Miniaturisierung von Geräten möglich, die höhere Leistungsdichten verarbeiten können. SiC arbeitet bei geringerem Widerstand als Silizium, was sowohl Leitungs- als auch Schaltverluste reduzieren könnte; gleichzeitig ist es ein schnelles Material, das hochgeschwindige Schalter unterstützen kann, um die Stromwandlung effektiver zu gestalten. In diesem Sinne öffnet SiC-Technologie das Tor zu neuen Niveaus von Leistung und Schaltungsausführung mit bislang unerreichten Spitzen-/Durchschnittswerten im Vergleich zu Größen-Effizienz-Verhältnissen.

SiC Modul Vielseitige Anwendungen

Derzeit integriert es SiC-Module für Anwendungen, die über die Automobilindustrie hinausgehen. Diese wurden begleitet von Anfragen bezüglich der Weisen, wie SiC-Technologie die Leistung von Solarwechselrichtern verbessert, hochleistende Elektronik für Luft- und Raumfahrt-Systeme mit erheblich reduziertem Gewicht unterstützt und industrielle Motorantriebe effizienter – und weniger energieabhängig – als je zuvor macht. Glücklicherweise kann auch medizinisches Gerät von diesem kompakten Designform zusammen mit zuverlässigen SiC-MTTE (Mean Time To Expected System Life)-Verbesserungen profitieren und führt zu besseren Patientenresultaten. Die Vielseitigkeit von SiC-Modulen könnte der Schlüssel zu ihrer Fähigkeit sein, so viele verschiedene Industrien / Anwendungen zu stören.

Nächste-Generation Innovationen in SiC-basierten Energiesystemen

Darkhouse Research sind gleichfalls positiv bezüglich des Potenzials von SiC-basierenden Leistungselektronikkomponenten [120]. Kombinierte Funktionen in einem einzigen Gehäuse, wie bei integrierten Leistungsmodulen und Fortschritte in Materialien mit höherem Bandlückenwert (z. B. Galliumnitrid auf SiC-Substrat), tragen zu neuen Systemen bei, die sich von allen bisherigen unterscheiden werden. Darüber hinaus wird die Herstellung effizienter und kohlenstoffärmer sowie der Ausbau des eigenen Landes ebenfalls dazu beitragen, die Preise für Siliciumcarbid-Technologie insgesamt in allen Sektoren zu senken, die gleichzeitig in mehreren Industrien erscheint.

SiC-Module werden die elektrische Designleistung verbessern, da sie Effizienzen, Nachhaltigkeit und Gesamtleistungstechnologie erhöhen. Es ist gut zu sehen, dass wir in eine Welt unterwegs sind, in der das Leben der Menschen durch solche Dinge sicherer wird, denn jetzt, nach all dem, ist der Weg so weit offen für grünere Lösungen und Energieeinsparungen im täglichen Leben. Revolution von SiC-basierten Power-Elektronik-Systemen: Ein Überblick zur zukünftigen Energiemanagement (vom Juni 2020)