Uitgebreide Gids voor SiC-modules en Hun Rol in Elektronica voor Krachtige Toepassingen

SiC (Silicon Carbide)-modules staan op het punt om enkele markten ernstig te verstoren, met auto-elektrische systemen of hernieuwbare energieopslag als de voor de hand liggende kandidaten. Deze zogenaamde superieure metaalsemiconductoren bieden een 'waterscheiding in stroomefficiëntie' en zijn cruciaal voor de ontwikkeling van duurzame energie en nieuwe mobiliteitstechnologieën. Eerdere versies van dit document hebben de unieke eigenschappen van SiC-technologie beschreven, maar een diepgaander onderzoek is nodig als men echt wil begrijpen wat ze zullen bieden in relatie tot alles wat onze systemen voedt.

Wees klaar voor een doorbraak in stroomefficiëntie

De SiC-modules zijn een grote stap vooruit in de kracht elektronica. Siliciumgebaseerde componenten zijn uitgegroeid tot een de-facto standaard in elektronische systemen en al jarenlang in gebruik. Deze toepassingen waren een klassiek domein van siliciumgebaseerde transistors, maar hun slechte thermische geleiding stelde een bovengrens vast. Aan het andere eind van het spectrum verlaagt een SiC materiaal-gerelateerd gedeelte de verliezen zo veel dat ze slechts 25 procent van de verliezen hebben ten opzichte van hun silicium-equivalenten omdat deze gedeeltes veiliger kunnen functioneren bij verhoogde temperaturen en hogere frequenties. Een oplossing met hoge vermogensdichtheid die gebruikers effectief in staat stelt om hogere niveaus van systeemefficiëntie te bereiken, wat uiteindelijk hun behoefte aan koeling in systemen zal verminderen en hen in staat stelt om de maximale efficiëntie te bereiken die mogelijk is met deze klasse-E RFPA. Het gebruik van SiC-technologie als basis om deze eco-doelen te bereiken.

Nieuws: Van vervoer, WHOA - SiC is de weg naar toe

Daarnaast wordt de snelle introductie van groenere vervoermiddelen ook gedreven door SiC-modules. SiC-inverter en -controllers zijn een enorme voorsprong voor elektrische voertuigen (EVs), omdat deze technologie wordt gezien als cruciaal om de duurzaamheid van EVs te verminderen. Dit omvat snel-ophoogmodules, uitgebreid bereik per kilowatt-uur energiedichtheid van hun individuele cellen en lagere gewicht in een volledig batterijstelsel - nog steeds met zeer hoge efficiëntie met weinig of geen zeldzame materialen.

Wetenschap in SiC-modules: Het begin

Deze toverkunst richt zich op schakelmodellen van SiC-materialen. De grote bandgap van silicon carbide - een cruciale eigenschap in de vaste-stoffysica die bepaalt hoe goed het materiaal zich gedraagt onder hoge spanningen voordat het uitgeput raakt. Hogere kracht bij kleinere grootte en gewicht, met dubbele interface mogelijkheid, maakt verdere miniaturisering van apparaten die hogere vermogensdichtheden kunnen verwerken haalbaar. SiC werkt bij lagere weerstand dan silicium, wat zowel geleidings- als schakelverliezen kan verminderen; terwijl het ook een snel materiaal is dat hoge-snelheidsschakelaars kan ondersteunen om krachtconversie effectiever te maken. Daartoe opent SiC-technologie de deur naar nieuwe niveaus van krachtprestaties en circuits met ongekende piek-gemiddelde uitkomsten vergeleken met grootte-efficiëntieratios.

SiC Module Veel Toepassingen

Momenteel wordt er gewerkt aan de integratie van SiC-modules voor toepassingen die verder gaan dan de automobielsector. Deze ontwikkelingen zijn vergezeld door vragen over de manieren waarop SiC-technologie de prestaties van zonnecentralen verbetert, high-performance elektronica ondersteunt voor luchtvaartsystemen met een sterk gereduceerd gewicht en industrieële motorbesturingen aandrijft die efficiënter zijn – en minder afhankelijk van energie – dan ooit. Gelukkig kan zelfs medische apparatuur profiteren van dat compacte formaat in combinatie met betrouwbare SiC MTTE (gemiddelde tijd tot verwachte systeemlevensduur)-verbeteringen, wat leidt tot betere patiëntuitslagen. De veerspanning van SiC-modules kan de sleutel zijn tot hun vermogen om zoveel verschillende sectoren/toepassingen te verstoren.

Volgende generatie innovaties in SiC-gebaseerde krachtinstallaties

Darkhouse Research is even positief over het potentieel van SiC-gebaseerde power electronics [120]. Gecombineerde functies in een enkel pakket, zoals met geïntegreerde power modules en ontwikkelingen in hogere bandgap materialen (bijv., Gallium Nitride op SiC-substraat), dragen bij aan nieuwe systemen die zullen presteren zoals nog nooit eerder. Bovendien, door de productie carbon-efficiënter te maken en de landen zelf te laten bijdragen, wordt ook verwacht dat de prijzen voor silicon carbide-technologie als geheel in alle sectoren dalen, wat meerdere industrieën tegelijkertijd raakt.

SiC-modules zullen de prestaties van elektrische ontwerpen verbeteren omdat ze efficiënties, duurzaamheid en algemene technologiekracht verhogen. Het is goed om te zien dat we naar een wereld toe bewegen waarin het leven van mensen veiliger wordt tegen dit soort dingen, want nu, na al deze ontwikkelingen, staat de weg wijd open voor groener en energiebesparende oplossingen in ons dagelijks leven. De revolutie van SiC-gebaseerde power-electronica systemen: een overzicht van toekomstige energiebeheer (op juni 2020).