Silicio karbido maitinimo \u012ftaisai d\u0117l puiki\u0173 med\u017eiag\u0173 savybi\u0173 yra neatsiejama elektrini\u0173 transporto priemoni\u0173 energijos vartojimo efektyvumo gerinimo dalis.<\/p>\n
Grynas silicio karbidas yra izoliatorius, ta\u010diau, kai jis legiruojamas priemai\u0161omis (dopantais), jis gali virsti elektroniniu puslaidininkiu. \u0160iam tikslui naudojamos azoto arba fosforo dopingo med\u017eiagos, kad b\u016bt\u0173 galima naudoti n tipo med\u017eiag\u0105, o aliuminio, boro arba galio dopingas gali paversti j\u012f p tipo puslaidininkine med\u017eiaga.<\/p>\n
Silicio karbido puslaidininkiniai \u012ftaisai vis da\u017eniau laikomi tinkamu silicio \u012ftais\u0173 pakaitalu galios elektronikos \u012frenginiuose, kuriuose naudojama auk\u0161ta temperat\u016bra arba \u012ftampa, ypa\u010d kai naudojama auk\u0161ta \u012ftampa arba temperat\u016bra. Taip yra d\u0117l itin didelio elektrinio lauko stiprio, kuris rei\u0161kia, kad jis gali atlaikyti daug didesnius srov\u0117s srautus nei silicio analogai, kartu atlaikydamas iki 10 kart\u0173 didesn\u0119 \u012ftamp\u0105 nei MOSFET - idealiai tinka auk\u0161tos \u012ftampos grandin\u0117ms, naudojamoms elektrin\u0117se transporto priemon\u0117se ir palydovuose.<\/p>\n
CNT i\u0161siskiria didesniu draustin\u0117s juostos tarpu, kuris yra ma\u017edaug tris kartus didesnis u\u017e silicio 1,1 eV, tod\u0117l elektronai gali lengviau patekti \u012f laidumo juost\u0105 ir praleisti elektr\u0105, o sand\u016bros nuot\u0117kio srov\u0117s yra ma\u017eiau tik\u0117tinos - tai yra pagrindin\u0117s savyb\u0117s prietaisuose, skirtuose patikimam veikimui auk\u0161tesn\u0117je temperat\u016broje.<\/p>\n
Silicio karbidas pasi\u017eymi didesne skilimo \u012ftampa d\u0117l plonesnio i\u0161eikvojimo sluoksnio. Tai leid\u017eia praleisti daugiau laisv\u0173j\u0173 ne\u0161ikli\u0173, tod\u0117l did\u0117ja srov\u0117s tankis ir ma\u017eesni tranzistoriai, kuriems reikia ma\u017eiau energijos; did\u0117ja efektyvumas ir ma\u017e\u0117ja i\u0161skiriamos \u0161ilumos kiekis.<\/p>\n
Vienas i\u0161 pagrindini\u0173 silicio karbido technologijos tr\u016bkum\u0173 buvo palyginti didel\u0117 jos kaina. Ta\u010diau mokslininkai suk\u016br\u0117 nebrang\u0173 silicio karbido galios jungikli\u0173 gamybos b\u016bd\u0105, kuris leid\u017eia \u0161i\u0105 med\u017eiag\u0105 naudoti auk\u0161tos \u012ftampos \u012frenginiuose.<\/p>\n
Jie tai pasiek\u0117 taikydami nauj\u0105 metod\u0105, skirt\u0105 sujungti vienpol\u012f ir dvipol\u012f \u012ftaisus \u012f vien\u0105 strukt\u016br\u0105, vadinam\u0105 sujungtais kai\u0161tiniais-\u0160otkio diodais arba MPS diodais, kuris leido palyginti epitaksini\u0173 ir implantuot\u0173 jung\u010di\u0173 charakteristikas; epitaksiniai diodai pasirod\u0117 es\u0105 stabilesni, nes j\u0173 atsparumas atvirk\u0161tinei srovei esant auk\u0161tai temperat\u016brai (RDS(ON)) yra didesnis.<\/p>\n
Silicio karbidas netrukus gali b\u016bti pla\u010diau naudojamas galios elektronikos srityse, o tai b\u016bt\u0173 naudinga ir ekonomikai, ir aplinkai. Nors SiC jau naudojamas kai kuriose srityse, pavyzd\u017eiui, \u0161viesos diod\u0173 \u0161viesos spinduliuose ir ankstyv\u0173j\u0173 radijo imtuv\u0173 detektoriuose, did\u017eiulis jo potencialas rei\u0161kia, kad netrukus j\u012f bus galima rasti visur - nuo ant\u017eemini\u0173 elektrini\u0173 transporto priemoni\u0173 iki prietais\u0173 Vener\u0105 tyrin\u0117jan\u010diuose roveriuose ar zonduose, skirtuose i\u0161tverti ekstremalias temperat\u016bras.<\/p>\n
Silicio karbidas yra itin kieta ir tanki med\u017eiaga, turinti kelet\u0105 savybi\u0173, d\u0117l kuri\u0173 ji s\u0117kmingai naudojama kaip puslaidininkini\u0173 prietais\u0173 elementas. Viena i\u0161 toki\u0173 savybi\u0173 - didelis elektrinio lauko stipris, d\u0117l kurio i\u0161 jo pagaminti prietaisai gali toleruoti daug didesn\u012f srov\u0117s tank\u012f, nei b\u016bt\u0173 \u012fmanoma naudojant silicio prietaisus, tod\u0117l galima naudoti didel\u0117s galios prietaisus ir grei\u010diau perjungti didesnes apkrovas. Be to, d\u0117l ma\u017eesn\u0117s \u012fjungimo var\u017eos suma\u017e\u0117ja nuostoliai, o tai ypa\u010d naudinga projektuojant galios keitiklius ar pana\u0161ias konstrukcijas.<\/p>\n
Silicio karbido tranzistoriai pasi\u017eymi didele pramu\u0161imo \u012ftampa, tod\u0117l jie gali veikti auk\u0161tesn\u0117je temperat\u016broje nei kiti puslaidininkiai, tod\u0117l yra labai naudingi auk\u0161toje temperat\u016broje, pavyzd\u017eiui, elektrini\u0173 transporto priemoni\u0173 maitinimo \u0161altiniuose arba kosmin\u0117se misijose naudojamoje \u012frangoje. Pad\u0117dami suma\u017einti \u0161i\u0173 prietais\u0173 i\u0161skiriam\u0105 \u0161ilum\u0105, jie gali pagerinti efektyvum\u0105 ir kartu padidinti patikimum\u0105.<\/p>\n
Silicio karbidas jau seniai pripa\u017eintas kaip puslaidininkin\u0117 med\u017eiaga, kuri gali praleisti elektros srov\u0119, kai yra legiruota tam tikromis priemai\u0161omis, ta\u010diau komercin\u0117s kokyb\u0117s prietaisai, pagaminti i\u0161 \u0161ios med\u017eiagos, buvo realizuoti tik neseniai, nes jos kristalumas susidaro \u012f daugiau kaip 150 politip\u0173, tod\u0117l auginimas, tinkamas elektronini\u0173 prietais\u0173 gamybai, yra sud\u0117tingesnis, nei buvo tik\u0117tasi anks\u010diau.<\/p>\n
Siekiant sukurti \u0161iuos naujus galios puslaidininkius, buvo panaudotas unikalus apdorojimo metodas. Tai pasiekta naudojant anglies jon\u0173 pluo\u0161tus, po to - termin\u0119 oksidacij\u0105 arba abu procesus kartu, kad b\u016bt\u0173 suma\u017eintas anglies vakansij\u0173 defekt\u0173 tankis.<\/p>\n
SiC prietaisai paprastai turi vienpol\u0119 tranzistoriaus strukt\u016br\u0105 su metaliniu anodu arba p+n diodu, sumontuotu vir\u0161utiniame sluoksnyje, ir n sluoksniu (\u012ftampos blokavimo sritimi), prijungtu prie ma\u017eos var\u017eos pagrindo, kuris leid\u017eia tek\u0117ti srovei esant teigiamam \u0161ali\u0161kumui, o esant neigiamam \u0161ali\u0161kumui blokuoja vis\u0105 srov\u0119. Toks i\u0161d\u0117stymas leid\u017eia tek\u0117ti srovei, kai yra teigiamas \u0161ali\u0161kumas, bet visi\u0161kai j\u0105 u\u017ekerta, kai yra neigiamas \u0161ali\u0161kumas.<\/p>\n
Silicio karbidas (SiC) gerai \u017einomas kaip abrazyvin\u0117 med\u017eiaga ir neper\u0161aunam\u0173 liemeni\u0173 keramikoje naudojamas komponentas, ta\u010diau d\u0117l savo puslaidininkini\u0173 savybi\u0173 jis taip pat gali pakeisti silicio pagrindu pagamintus prietaisus galios elektronikoje. SiC \u012ftaisai pasi\u017eymi didele blokavimo \u012ftampa, greitu perjungimo laiku ir ma\u017ea \u012fjungimo var\u017ea, kuri padeda suma\u017einti nuostolius, kai jie naudojami tokiose srityse kaip elektrini\u0173 transporto priemoni\u0173 traukos inverteriai ir borto \u012fkrovikliai.<\/p>\n
Silicio karbido elektrin\u0117s charakteristikos jau seniai pripa\u017eintos geresn\u0117mis nei tradicini\u0173 silicio puslaidininki\u0173. Vis\u0173 pirma \u0161i plataus juostos tarpo med\u017eiaga pasi\u017eymi itin auk\u0161ta lydymosi temperat\u016bra, ma\u017ea dielektrine skvarba ir itin dideliu pramu\u0161imo lauko stipriu, taip pat dideliu soties elektron\u0173 dreifo grei\u010diu ir \u0161iluminio laidumo vert\u0117mis - visa tai leid\u017eia j\u0105 naudoti elektronini\u0173 puslaidininkini\u0173 prietais\u0173 gamyboje.<\/p>\n
Ta\u010diau iki \u0161iol komercin\u0117s kokyb\u0117s prietaisai, pagaminti i\u0161 silicio karbido, buvo nepasiekiamas tikslas d\u0117l did\u017eiul\u0117s jo politip\u0173 \u012fvairov\u0117s; sukurti didelius monokristalus ir plonas pl\u0117veles, reikalingas MOSFET gaminti, buvo itin sud\u0117tinga.<\/p>\n
\"Cree\" ir kitoms bendrov\u0117ms pavyko pasiekti prover\u017e\u012f silicio karbido technologijoje \u012fdiegus \"Gate-Injection\". \u0160is procesas leid\u017eia \u012frenginius valdyti ma\u017eesne u\u017et\u016bros srove, tod\u0117l suma\u017e\u0117ja j\u0173 \u012fjungimo b\u016bsenos var\u017eos priklausomyb\u0117 nuo temperat\u016bros, o kartu pager\u0117ja na\u0161umas.<\/p>\n
Tod\u0117l MOSFET gali b\u016bti saugiai valdomi iki didesni\u0173 darbini\u0173 \u012ftamp\u0173, nepadidinant var\u017eos b\u016bsenos ir nesukeliant parazitinio poveikio, pavyzd\u017eiui, u\u017et\u016bros oksido nuot\u0117kio, o tai yra didelis prana\u0161umas, palyginti su \u012fprastais IGBT ir bipoliniais tranzistoriais, kuriuos reikia ma\u017einti, kai jie valdomi vir\u0161ijant vardines vertes.<\/p>\n
\"UnitedSiC\" prisijung\u0117 prie \"Qorvo\" \u012fmoni\u0173 grup\u0117s 2021 m. lapkrit\u012f, tiekdama ma\u017eos \u012fjungimo var\u017eos silicio karbido FET, kuri\u0173 vardin\u0117 \u012ftampa 750 V\/6 mOhm, u\u017etikrinan\u010dius efektyvumo padid\u0117jim\u0105, b\u016btin\u0105 didel\u0117s galios taikymams, tokiems kaip elektrini\u0173 transporto priemoni\u0173 (EV) traukos inverteriai, pramonin\u0117s galios konversijos ir atsinaujinan\u010diosios energijos sistemos. \u0160ie FET leid\u017eia projektuotojams suma\u017einti sistemos dyd\u012f, svor\u012f ir sud\u0117tingum\u0105, kartu padidinant galios tank\u012f ir patikimum\u0105 - pagrindines savybes, kurios yra labai svarbios projektuojant.<\/p>\n
Silicis yra vienas i\u0161 pla\u010diausiai naudojam\u0173 puslaidininki\u0173 elektroniniuose prietaisuose. Ta\u010diau art\u0117jant jo apribojimams didel\u0117s galios srityse, du sud\u0117tiniai puslaidininkiniai \u012ftaisai, si\u016blantys sprendimus, yra galio nitrido (GaN) ir silicio karbido (SiC) galios tranzistoriai - kiekvienas i\u0161 j\u0173 turi unikali\u0173 privalum\u0173, tod\u0117l jie yra puiki alternatyva standartiniams IGBT ir Si MOSFET galios konversijos grandin\u0117se.<\/p>\n
Sud\u0117tiniai puslaidininkiai pasi\u017eymi pla\u010dia pralaidumo juosta, tod\u0117l jie gali veikti daug auk\u0161tesn\u0117je temperat\u016broje nei j\u0173 silicio analogai. \u201cPlatus\u201d rei\u0161kia energijos tarp\u0105 tarp j\u0173 valentin\u0117s ir laidumo juost\u0173, kuris yra ma\u017edaug tris kartus didesnis nei silicio 1,12 eV tarpas, tod\u0117l prietaisai su tokiu platesniu tarpu gali dirbti su didesn\u0117mis \u012ftampomis ir srov\u0117mis be terminio aktyvavimo trikd\u017ei\u0173.<\/p>\n
GaN ir SiC gali veikti auk\u0161tesniais perjungimo da\u017eniais, o tai leid\u017eia suma\u017einti energijos nuostolius ir padidinti efektyvum\u0105 elektronin\u0117se grandin\u0117se. GaN ir SiC taip pat pasi\u017eymi de\u0161imt kart\u0173 didesniu \u012ftampos tolerancijos lygiu nei silicis, tod\u0117l puikiai tinka tokioms sritims kaip greiti unipoliniai jungikliai.<\/p>\n
\u0160iems puslaidininkiams naudingas didesnis juostos tarpas, kuris leid\u017eia gaminti plonesnes plok\u0161teles nei tradiciniai silicio prietaisai, tod\u0117l suma\u017e\u0117ja j\u0173 b\u016bsenos var\u017ea ir padid\u0117ja j\u0173 prietais\u0173 kritinis pramu\u0161imo laukas. Be to, d\u0117l didesnio kritinio lauko vienodos vardin\u0117s \u012ftampos prietaisai su ma\u017eesniais prietaisais gali ekonomi\u0161kiau pasiekti tam tikr\u0105 vardin\u0119 \u012ftamp\u0105 ir suma\u017einti bendr\u0105 galios keitikli\u0173 dyd\u012f.<\/p>\n
Did\u0117jant elektrini\u0173 transporto priemoni\u0173 paklausai, did\u0117ja ir patikim\u0173 galios elektronikos sistem\u0173, galin\u010di\u0173 apdoroti ir paversti elektros energij\u0105 \u012f nauding\u0105j\u0105, poreikis. Nors silicio puslaidininkiai, naudojami kaip galios konversijos grandini\u0173 komponentai, turi savo apribojim\u0173, nauji pasiekimai i\u0161pl\u0117t\u0117 galimybes naudojant pla\u010dios juostos puslaidininkius.<\/p>\n
D\u0117l \u0161i\u0173 nauj\u0173 technologij\u0173 elektros energijos konversijos sistemos tampa gerokai ma\u017eesn\u0117s ir efektyvesn\u0117s nei kada nors anks\u010diau. Neseniai \"Cree\" pristat\u0117 pirm\u0105j\u012f pramon\u0117je \u0161e\u0161i\u0173 SiC MOSFET galios modul\u012f, supakuot\u0105 \u012f standartin\u0119 45 mm pakuot\u0119, kuris suma\u017eina galios nuostolius net 75%, o kartu 50% padidina galios tank\u012f ir 70% suma\u017eina bendr\u0105 sistemos kain\u0105.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Silicon carbide power devices play an integral part in improving energy efficiency of electric vehicles due to their excellent material properties. Silicon carbide in its pure form behaves as an insulator; however, when doped with impurities (dopants), it can transform into an electronic semiconductor. Dopants for this use include nitrogen or phosphorous doping for n-type […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"site-sidebar-layout":"default","site-content-layout":"","ast-site-content-layout":"","site-content-style":"default","site-sidebar-style":"default","ast-global-header-display":"","ast-banner-title-visibility":"","ast-main-header-display":"","ast-hfb-above-header-display":"","ast-hfb-below-header-display":"","ast-hfb-mobile-header-display":"","site-post-title":"","ast-breadcrumbs-content":"","ast-featured-img":"","footer-sml-layout":"","theme-transparent-header-meta":"","adv-header-id-meta":"","stick-header-meta":"","header-above-stick-meta":"","header-main-stick-meta":"","header-below-stick-meta":"","astra-migrate-meta-layouts":"default","ast-page-background-enabled":"default","ast-page-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-4)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""}},"ast-content-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""}},"footnotes":""},"categories":[64],"tags":[],"class_list":["post-563","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-knowledge"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/lt\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/563","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/lt\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/lt\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/lt\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/lt\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=563"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/lt\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/563\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":564,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/lt\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/563\/revisions\/564"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/lt\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=563"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/lt\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=563"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/lt\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=563"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}