در سراسر چشم انداز الکترونیک قدرت، کمی تغییر زیر رادار در پاسخ به سه پیشرفت تکنولوژیکی کلیدی رخ می دهد: ماسفت های کاربید سیلیکون (SiC)، دیودهای مانع شاتکی (SBD) و مدارهای بسیار تکامل یافته گیت-درایور. این پتانسیل را دارد که به یک اتحاد قهرمان جدید تبدیل شود و کارایی، قابلیت اطمینان و پایداری را متحول کند، همانطور که می‌دانیم آن را در مسیر تبدیل قدرت بر روی سرش تغییر می‌دهد. در مرکز این تغییر، همکاری میان این بخش‌ها قرار دارد که برای هدایت سیستم‌های قدرت به عصر انرژی کاملاً جدید همکاری کردند.
ماسفت های SiC و SBD برای الکترونیک قدرت آینده
با توجه به این ویژگی های استثنایی مانند هدایت حرارتی بالا، تلفات سوئیچینگ کم و عملکرد در دماها و ولتاژهای بسیار بالاتر از مواد سنتی مبتنی بر سیلیکون، پایه و اساس انقلابی در الکترونیک قدرت مدرن شده است. به طور خاص، ماسفت‌های SiC فرکانس‌های سوئیچینگ بالاتری را امکان‌پذیر می‌کنند که منجر به کاهش قابل‌توجه هدایت و تلفات سوئیچینگ در مقایسه با یک جایگزین با استفاده از سیلیکون می‌شود. این دستگاه‌ها در کنار SiC SBD که افت بی‌سابقه ولتاژ رو به جلو بسیار کم و تلفات بازیابی معکوس تقریباً صفر را ارائه می‌دهند، عصر جدیدی از کاربردها - از مراکز داده تا هواپیماهای الکتریکی را آغاز می‌کنند. آنها با به چالش کشیدن مرزهای عملکرد آزمایش شده، آزمایش شده و واقعی استانداردهای جدیدی را برای صنعت تعیین کردند که سیستم های قدرت کوچکتر/سبک تر را با راندمان بالاتر ممکن می ساخت.
بهترین ترکیب دستگاه های SiC و درایورهای دروازه مدرن
گیت-رانندگی پیشرفته بهره برداری کامل از پتانسیل SiC MOSFET ها و SBD ها را بسیار تسهیل می کند. SiC خود مناسب خواهد بود و این ارزیابان در سرعت عمل برای بهترین شرایط سوئیچینگ اعطا شده برای استفاده از دستگاه های LS-SiC هستند. آنها EMI را بسیار پایین تر می کنند، با کاهش زنگ دروازه و کنترل زمان های صعود و سقوط بسیار بهتر. علاوه بر این، این درایورها معمولاً شامل توابع حفاظتی برای افزایش جریان (OC)، OC و استحکام ناحیه عملیات ایمن اتصال کوتاه (SCSOA) و همچنین در برابر خطاهای ولتاژ مانند قفل کم ولتاژ (UVLO)، برای محافظت از دستگاه‌های SiC در صورت ناخواسته هستند. رویدادها چنین یکپارچه سازی هماهنگ نه تنها عملکرد بهینه سیستم را تضمین می کند، بلکه عمر طولانی دستگاه های SiC را نیز تضمین می کند.
ماژول های قدرت نسل بعدی: صرفه جویی در انرژی و کاهش ردپای کربن
محرک اصلی برای استفاده از ماژول های قدرت مبتنی بر SiC، پتانسیل صرفه جویی در مصرف انرژی و کاهش ردپای کربن است. از آنجایی که دستگاه‌های SiC می‌توانند با راندمان بالاتری کار کنند، در نتیجه به کاهش مصرف انرژی و تولید گرمای اتلاف کمک می‌کنند. این می تواند منجر به کاهش شدید قبض های انرژی و انتشار گازهای گلخانه ای در مقیاس بزرگ صنعتی و همچنین سیستم های انرژی تجدید پذیر شود. یک مثال عالی از این مسافت رانندگی طولانی است که با یک بار شارژ با وسایل نقلیه الکتریکی (EVs) با استفاده از فناوری SiC و افزایش توان خروجی و کاهش نیازهای خنک کننده برای اینورترهای خورشیدی قابل دستیابی است. این امر سیستم‌های درگیر SiC را برای انتقال جهانی به سمت آینده‌ای پایدارتر ضروری می‌سازد.
SiC در همکاری: دستیابی به قابلیت اطمینان بیشتر از سیستم
هر کاربرد الکترونیک قدرت نیاز به قابلیت اطمینان بالایی دارد و ترکیبی از ماسفت های SiC، SBD ها با گیت درایورهای پیشرفته تا حد زیادی به قابلیت اطمینان کمک می کند. استحکام ذاتی SiC در برابر تنش های حرارتی و الکتریکی یکنواختی عملکرد را حتی در شدیدترین موارد استفاده تضمین می کند. علاوه بر این، دستگاه‌های SiC چرخه حرارتی را کاهش می‌دهند و دمای عملیاتی پایین‌تری را کاهش می‌دهند که تأثیر تنش دما بر سایر اجزای سیستم را کاهش می‌دهد که قابلیت اطمینان کلی را افزایش می‌دهد. علاوه بر این، این استحکام زمانی تقویت می‌شود که مکانیسم‌های دفاعی ساخته شده در درایورهای دروازه معاصر را به عنوان ابزاری برای مهندسی قابلیت اطمینان جامع در نظر بگیریم. و با ایمنی کامل در برابر شوک، ارتعاش و تغییر دما، سیستم‌های مبتنی بر SiC می‌توانند سال‌ها در محیط‌های سخت کار کنند - که همچنین به این معنی است که فواصل تعمیر و نگهداری بسیار طولانی‌تر در مقایسه با سیلیکون منجر به خرابی کمتری می‌شود.
چرا SiC کلید وسایل نقلیه الکتریکی و انرژی های تجدیدپذیر است؟
پیشرو در سوخت شارژ SiC، خودروهای برقی و سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر هستند که هر دو بخش برای توسعه سریع آماده هستند. ماژول‌های قدرت SiC به خودروهای برقی امکان می‌دهند سریع‌تر شارژ شوند، بیشتر و کارآمدتر حرکت کنند، بنابراین به پذیرش بازار انبوه تحرک الکتریکی کمک می‌کنند. فناوری SiC به بهبود دینامیک خودرو و افزایش فضای سرنشین با کاهش اندازه و وزن لوازم الکترونیکی قدرت کمک می کند. دستگاه‌های SiC همچنین از طریق فعال کردن راندمان بهبود یافته در اینورترهای خورشیدی، مبدل‌های توربین بادی و سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی، در قلمرو انرژی تجدیدپذیر مرکزی هستند. این الکترونیک قدرت می‌تواند یکپارچه‌سازی شبکه و بهینه‌سازی منابع تجدیدپذیر را با تثبیت فرکانس و پاسخ ولتاژ سیستم (به دلیل توانایی آنها در مدیریت ولتاژهای بالاتر، جریان‌های با تلفات کمتر) فعال کرده و در نتیجه به ترکیب سود دوگانه بهتر کمک می‌کند.
به طور خلاصه، این بسته SiC MOSFETs + SBD با درایورهای پیشرفته گیت یکی از نمونه هایی است که به سادگی نشان می دهد که چگونه هم افزایی می تواند دیدگاه کلی را در مورد بسیاری از چیزها تغییر دهد! این سه گانه با بهره وری بی حد و حصر از مزیت فن آوری، لایه های مقرون به صرفه از قابلیت اطمینان و پایداری علمی غنی سبز نه تنها الهام بخش موج آینده در الکترونیک قدرت هستند، بلکه ما را به دنیای پاک با صرفه جویی در انرژی سوق می دهند. همانطور که این فناوری ها از طریق فعالیت های تحقیق و توسعه بیشتر توسعه می یابند، ما در آستانه عصر جدید SiC هستیم.