Vài ngày trước, ông Chen Ziying, Giám đốc Tiếp thị của Bộ phận Kiểm soát Điện năng Công nghiệp Infineon, Trung Quốc, và Ông Cheng Wentao, Bộ phận Cảm biến và Năng lượng Công nghệ Infineon, Giám đốc Tiếp thị Ứng dụng của Trung Quốc, đã thảo luận về giá trị của chất bán dẫn thế hệ thứ ba. công nghệ và phát triển công nghiệp trong một cuộc phỏng vấn trên các phương tiện truyền thông. Diễn giải chuyên sâu về công nghệ và xu hướng công nghệ.
Trong thời kỳ hậu Moor, một mặt, xã hội loài người đang theo đuổi việc cải thiện chất lượng cuộc sống bằng các công nghệ như Internet vạn vật, trí tuệ nhân tạo, dữ liệu lớn, thành phố thông minh, giao thông thông minh và tốc độ phát triển đang tăng tốc. Mặt khác, việc cải thiện điều kiện khí hậu toàn cầu thông qua cuộc sống các-bon thấp ngày càng trở thành sự đồng thuận của tất cả mọi người.
Hiện nay, khoảng một phần ba nhu cầu năng lượng toàn cầu là nhu cầu điện. Nhu cầu năng lượng ngày càng tăng, nguồn nhiên liệu hóa thạch cạn kiệt dần và biến đổi khí hậu đòi hỏi chúng ta phải tìm cách sản xuất, truyền tải và phân phối năng lượng thông minh hơn và hiệu quả hơn. Bảo quản và sử dụng.
Trong toàn bộ chuỗi chuyển đổi năng lượng, tiềm năng tiết kiệm năng lượng của công nghệ bán dẫn thế hệ thứ ba có thể đóng góp lớn vào việc đạt được các mục tiêu tiết kiệm năng lượng toàn cầu trong dài hạn. Ngoài ra, các sản phẩm và giải pháp băng tần rộng có lợi cho việc nâng cao hiệu quả, tăng mật độ, giảm kích thước, giảm trọng lượng và giảm tổng chi phí. Do đó, chúng sẽ được sử dụng rộng rãi trong giao thông vận tải, trung tâm dữ liệu, tòa nhà thông minh, thiết bị gia dụng, thiết bị điện tử cá nhân, ... Góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng trong các kịch bản ứng dụng.
Ví dụ, trong ứng dụng của hệ thống điện tử công suất, các thiết bị điện tốc độ cao có điện áp chịu đựng trên 1200V đã được mong đợi sẽ xuất hiện. Những thiết bị như vậy ngày nay là MOSFET không phải SiC của&# 39. MOSFET silicon chủ yếu được sử dụng trong trường điện thấp và trung bình dưới 650V.
Ngoài tốc độ cao, cacbua silic còn có các đặc tính dẫn nhiệt cao, cường độ trường đánh thủng cao, tốc độ trôi điện tử bão hòa cao, v.v. và đặc biệt thích hợp cho các ứng dụng yêu cầu nhiệt độ cao, công suất cao, áp suất cao, tần số cao. , và các điều kiện khắc nghiệt như khả năng chống bức xạ. .
Mật độ công suất là một khía cạnh quan trọng khác của giá trị công nghệ thiết bị. Diện tích chip của SiC MOSFET nhỏ hơn nhiều so với IGBT. Ví dụ, kích thước của 100A / 1200V SiC MOSFET bằng khoảng 1/5 tổng IGBT và diode tự do. Do đó, trong mật độ công suất cao và các ứng dụng truyền động động cơ tốc độ cao, giá trị của SiC MOSFET có thể được phản ánh tốt, bao gồm cả 650V SiC MOSFET.
Về khả năng chịu điện áp cao, các thiết bị tốc độ cao SiC có điện áp cao trên 1200V có thể cải thiện hiệu suất hệ thống và mật độ công suất hệ thống bằng cách tăng tần số chuyển mạch của hệ thống. Đây là hai ví dụ:
· Đối với bộ nguồn của cọc sạc DC của xe điện, nếu sử dụng Si MOSFET, các LLC hai tầng cần mắc nối tiếp, mạch điện phức tạp. Nếu sử dụng SiC MOSFET, có thể tạo ra LLC một cấp, điều này làm tăng đáng kể công suất đơn cấp của khối nguồn của cọc sạc.
· Đối với nguồn điện flyback trong hệ thống ba pha, 1700V SiC MOSFET cũng là một giải pháp hoàn hảo. So với MOSFET silicon 1500V, tổn thất có thể giảm 50% và hiệu suất có thể tăng lên 2,5%.
Về độ tin cậy và đảm bảo chất lượng, thiết bị SiC có hai loại: cổng phẳng và cổng rãnh. Cổng rãnh SiC MOSFET của Infineon có thể tránh tốt vấn đề độ tin cậy của cổng oxit của cổng phẳng, và mật độ công suất cũng cao hơn.
Chính vì những đặc tính tuyệt vời này của SiC MOSFET mà nó có các ứng dụng tương ứng trong biến tần quang điện, UPS, ESS, sạc xe điện, pin nhiên liệu, truyền động cơ và xe điện.
Tuy nhiên, liệu cacbua silic có trở thành giải pháp tối ưu cho mọi ứng dụng?
Như chúng ta đã biết, công nghệ IGBT, một đại diện của chất bán dẫn công suất dựa trên silicon, đã gặp một số khó khăn trong việc cải thiện hơn nữa hiệu suất. Suy hao chuyển mạch và giảm sụt áp bão hòa dẫn bị hạn chế lẫn nhau, và không gian để giảm tổn thất và nâng cao hiệu suất ngày càng nhỏ hơn, vì vậy ngành công nghiệp đã bắt đầu hy vọng rằng SiC có thể trở thành một công nghệ đột phá. Tuy nhiên, quan điểm này không phải là rất toàn diện. Trước hết, công nghệ của IGBT dựa trên silicon do Infineon đại diện cũng đang tiến triển. TRENCHSTOP ™ 5 và IGBT7 sử dụng công nghệ rãnh vi mô là những cột mốc mới. Với sự tiến bộ của công nghệ đóng gói, hiệu suất và mật độ công suất của các thiết bị IGBT ngày càng tăng. Cao hơn. Đồng thời, các sản phẩm được phát triển cho các ứng dụng khác nhau có thể được tối ưu hóa đặc biệt để cải thiện hiệu suất của các thiết bị silicon trong hệ thống, do đó cải thiện hiệu suất hệ thống và hiệu quả về chi phí. Vì vậy, quá trình phát triển của chất bán dẫn thế hệ thứ ba phải đi kèm với các thiết bị silicon. Đồng thời với sự phát triển của công nghệ, cũng có những cân nhắc về các yếu tố giá trị thương mại quy mô lớn cho các ứng dụng khác nhau. Dự kiến, các thiết bị thế hệ thứ ba sẽ sớm được sử dụng trong tất cả các ứng dụng. Việc thay thế các thiết bị silicon trong hiện trường là không thực tế.
