Предимства на SiC в EV индустрията

Като широколентов (WBG) полупроводников материал,SiC'По-голямата енергийна разлика му дава по-високи топлинни и електронни свойства в сравнение с традиционния Si. Тази функция позволява на захранващите устройства да работят при по-високи температури, честоти и напрежения.

SiCЕнергийната ефективност на приложенията за електрически превозни средства и други електронни и електрически продукти до голяма степен се дължи на самия материал. В сравнение със Si, SiC има следните характеристики:

1. 10 пъти силата на полето на диелектричния пробив;

2. 2 пъти скоростта на насищане с електрони;

3. 3 пъти пролуката на енергийната зона;

4. 3 пъти по-висока топлопроводимост;

Накратко, с увеличаване на работното напрежение, предимствата наSiCстават по-очевидни. В сравнение със Si, 1200V SiC превключватели са по-изгодни от 600V превключватели. Тази характеристика доведе до широкото приложение на SiC превключващи устройства, като по този начин значително подобри ефективността на електрическите превозни средства, тяхното оборудване за зареждане и енергийна инфраструктура, което прави SiC първият избор за производителите на автомобили и доставчиците от първо ниво.

Но в среда с ниско напрежение от 300 V и по-ниско,SiCПредимствата му са относително малки. В този случай друг широколентов полупроводник, галиев нитрид (GaN), може да има по-голям потенциал за приложение.

Обхват и ефективност

Ключова разлика отSiCв сравнение със Si е неговата по-висока ефективност на системно ниво, което се дължи на по-голямата плътност на мощността на SiC, по-ниските загуби на мощност, по-високата работна честота и по-високата работна температура. Това означава по-голям обхват на шофиране с едно зареждане, по-малки размери на батерията и по-бързо време за зареждане на бордовото зарядно устройство (OBC).

В света на електрическите превозни средства една от най-големите възможности се крие в тяговите инвертори за електрически задвижвания, които са алтернативи на бензиновите двигатели. Когато постоянен ток (DC) протича в инвертора, преобразуваният променлив ток (AC) помага на двигателя да работи, захранвайки колелата и другите електронни компоненти. Замяна на съществуващата технология Si switch с усъвършенстванаSiC чиповенамалява загубите на енергия в инвертора и позволява на превозните средства да осигурят допълнителен обхват.

Следователно SiC MOSFET се превръща в завладяващ търговски фактор, когато характеристики като форм фактор, размер на инвертора или DC-DC модула, ефективност и надеждност станат ключови съображения. Конструкторските инженери вече имат по-малки, по-леки и по-енергийно ефективни решения за захранване за различни крайни приложения. Вземете например Tesla. Докато предишните поколения електрически превозни средства на компанията използваха Si IGBT, възходът на пазара на стандартни седани ги подтикна да приемат SiC MOSFET в Model 3, първи в индустрията.

Силата е ключовият фактор

SiCСвойствата на материала го правят първи избор за приложения с висока мощност с високи температури, високи токове и висока топлопроводимост. Тъй като SiC устройствата могат да работят при по-висока плътност на мощността, това може да позволи по-малки форм-фактори за електронни и електрически системи на електрически превозни средства. Според Goldman Sachs изключителната ефективност на SiC може да намали разходите за производство и собственост на електрически превозни средства с близо 2000 долара на превозно средство.

С капацитет на батерията, който вече достига почти 100kWh в някои електрически превозни средства, и планове за непрекъснато увеличаване за постигане на по-високи обхвати, се очаква бъдещите поколения да разчитат в голяма степен на SiC за неговата допълнителна ефективност и способност да се справят с по-висока мощност. От друга страна, за превозни средства с по-ниска мощност, като базови електрически превозни средства с две врати, PHEV или лекотоварни електрически превозни средства, използващи 20kWh или по-малки размери на батерията, Si IGBT са по-икономично решение.

За да се сведат до минимум загубите на мощност и въглеродните емисии в работни среди с високо напрежение, индустрията все повече предпочита използването на SiC пред други материали. Всъщност много потребители на електрически превозни средства са заменили своите оригинални SiC решения с нови SiC превключватели, което допълнително потвърждава очевидните предимства на SiC технологията на системно ниво.