Optyczne, kwadratowe 40x3mmt 6H-N Sic Silicon Carbon Chips

Zastosowanie SiC w przemyśle urządzeń energetycznych

W porównaniu z urządzeniami krzemowymi, urządzenia zasilające z węglika krzemu (SiC) mogą skutecznie osiągnąć wysoką sprawność, miniaturyzację i niewielką wagę układów energoelektronicznych.Straty energii urządzeń zasilających SiC to tylko 50% urządzeń SiC, a wytwarzanie ciepła to tylko 50% urządzeń krzemowych, SiC ma również wyższą gęstość prądu.Przy tym samym poziomie mocy, objętość modułów mocy SiC jest znacznie mniejsza niż modułów mocy krzemowych.Na przykładzie inteligentnego modułu mocy IPM, wykorzystując urządzenia zasilające SiC, objętość modułu można zmniejszyć do 1/3 do 2/3 krzemowych modułów mocy.

Istnieją trzy rodzaje diod mocy SiC: diody Schottky'ego (SBD), diody PIN oraz diody Schottky'ego sterowane barierą złącza (JBS).Ze względu na barierę Schottky'ego, SBD ma niższą wysokość bariery złącza, więc SBD ma tę zaletę, że ma niskie napięcie przewodzenia.Pojawienie się SiC SBD rozszerzyło zakres zastosowań SBD z 250V do 1200V.Ponadto jego właściwości w wysokiej temperaturze są dobre, prąd upływu wstecznego nie wzrasta od temperatury pokojowej do 175°C. W dziedzinie zastosowań prostowników powyżej 3kV dużą uwagę poświęcono diodom SiC PiN i SiC JBS ze względu na ich wyższe napięcie przebicia , szybsza prędkość przełączania, mniejszy rozmiar i lżejsza waga niż prostowniki krzemowe.

Urządzenia SiC power MOSFET mają idealną odporność na bramkę, szybkie przełączanie, niską rezystancję i wysoką stabilność.Jest to preferowane urządzenie w zakresie urządzeń zasilających poniżej 300V.Istnieją doniesienia, że ​​pomyślnie opracowano MOSFET z węglika krzemu o napięciu blokowania 10kV.Naukowcy są przekonani, że tranzystory SiC MOSFET zajmą korzystną pozycję w dziedzinie 3kV - 5kV.

Tranzystory bipolarne z izolowaną bramką SiC (SiC BJT, SiC IGBT) i tyrystor SiC (tyrystor SiC), urządzenia IGBT typu SiC P z napięciem blokującym 12 kV mają dobrą zdolność do przewodzenia prądu.W porównaniu z bipolarnymi tranzystorami Si, bipolarne tranzystory SiC mają 20-50 razy mniejsze straty przełączania i mniejszy spadek napięcia włączania.SiC BJT dzieli się głównie na emiter epitaksjalny BJT i ​​emiter implantacji jonów BJT, typowy zysk prądu wynosi od 10 do 50.

Zastosowanie SiC w przemyśle LED

Obecnie kryształ szafiru jest pierwszym wyborem dla materiału podłoża stosowanego w przemyśle urządzeń optoelektronicznych, ale szafir ma pewne wady, których nie można przezwyciężyć, takie jak niedopasowanie sieci, niedopasowanie naprężeń termicznych, wysoka rezystywność jako izolator i słaba przewodność cieplna .Dlatego też doskonałe właściwości podłoży SiC przyciągnęły wiele uwagi i są bardziej odpowiednie jako materiały podłoża dla diod elektroluminescencyjnych (LED) i diod laserowych (LD) opartych na azotku galu (GaN).Dane firmy Cree pokazują, że zastosowanie węglika krzemu Podłoże urządzenia LED może osiągnąć 70% współczynnik utrzymania światła do 50 000 godzin.Zalety SiC jako podłoża LED:

* Stała sieciowa warstwy epitaksjalnej SiC i GaN są dopasowane, a właściwości chemiczne są kompatybilne;

* SiC ma doskonałą przewodność cieplną (ponad 10 razy wyższą niż szafir) i zbliżoną do współczynnika rozszerzalności cieplnej warstwy epitaksjalnej GaN;

* SiC to przewodzący półprzewodnik, który można wykorzystać do budowy urządzeń o strukturze pionowej.Dwie elektrody są rozmieszczone na powierzchni i spodzie urządzenia, mogą rozwiązać różne niedociągnięcia spowodowane poziomą strukturą szafirowego podłoża;

* SiC nie wymaga aktualnej warstwy dyfuzyjnej, światło nie będzie pochłaniane przez materiał obecnej warstwy dyfuzyjnej, co poprawia efektywność ekstrakcji światła.