الخط الساخن للخدمة
أخبار
أخبار
لماذا لا تستطيع أجهزة SIC استبدال IGBT؟
2022-03-17
339
لماذا لا تستطيع أجهزة SiC استبدال IGBT؟
أصبحت عملية إنتاج وتقنية أجهزة كربيد السيليكون (SiC) أكثر نضجًا. في الوقت الحاضر، أكبر عقبة أمام الترويج للسوق هي التكلفة. بما في ذلك تكاليف البحث والتطوير والإنتاج، وتكلفة تشغيل المكثفات والمقاومات في الدائرة بأكملها بعد استبدال أجهزة كربيد السيليكون بـ IGBT في التطبيق. ما لم تدفع الشركة المصنعة ذلك، فيمكنها حقًا تقليل التكلفة وتحسين الأداء. بعد كل شيء، سيكلف اعتماد أشياء جديدة الكثير. نظرًا لتأثير تكلفة التصنيع وإنتاجية المنتج، فإن السبب الرئيسي الذي يمنع منتجات SiC من دخول السوق على نطاق واسع في الوقت الحاضر هو السعر المرتفع، والذي يبلغ عمومًا حوالي 10 أضعاف سعر منتجات Si المماثلة. على الرغم من أنه من المحتم أن تحل أجهزة كربيد السيليكون (SiC) محل IGBT مع التقدم التكنولوجي وخفض التكلفة في المستقبل، وقد يكون الأداء قويًا جدًا، إلا أنه ليس الأداء فقط، بل أيضًا التكلفة والموثوقية التي يمكن أن تصبح حقًا الاتجاه العام.
?مزايا تطبيق أجهزة كربيد السيليكون واضحة.
كفاءة عالية وموثوقية عالية: يمكن أن تحقق منتجات SiC BJT كفاءة عالية وكثافة تيار عالية وموثوقية عالية، ويمكن أن تعمل بسلاسة عند درجة حرارة عالية. بالإضافة إلى ذلك، يتمتع SiC BJT بثبات ممتاز في درجة الحرارة، وخصائص العمل عند درجة الحرارة العالية لا تختلف عن تلك الموجودة في درجة الحرارة العادية. في الواقع، يتمتع SiC BJT بجميع مزايا IGBT ويحل جميع الاختناقات في تصميم IGBT. نظرًا لأن IGBT مدفوع بالجهد و SiC BJT مدفوع بالتيار، فقد لا يكون مهندسو التصميم معتادين على استبدال IGBT بـ SiC BJT في البداية، ولكن موردي الأجهزة مثل Fairchild Semiconductor يقدمون عمومًا تصميمات مرجعية لمساعدة المهندسين في تصميم دوائر القيادة. مع إدخال شرائح التشغيل الخاصة في المستقبل، سيكون من الأسهل استخدام SiC BJT.
انخفاض الخسارة وتقليل التكلفة: تم تقليل Vce لـ SiC BJT بنسبة 47%، وEon بنسبة 60%، وEoff بنسبة 67%. يمكن أن يوفر SiC BJT أقل فقدان توصيل في السوق، ويكون Ron أقل من 2.2 ملي أوم في درجة حرارة الغرفة. يمكن أن يوفر SiC BJT الحد الأدنى من الخسارة الإجمالية، بما في ذلك خسارة السائق. يعد BJT من كربيد السيليكون أكثر مفاتيح نقل الطاقة 1200 فولت كفاءة في التاريخ. يحقق SiC BJT تردد تحويل أعلى، وخسائر التوصيل والتبديل أقل من تلك الموجودة في IGBT (30-50٪)، وبالتالي يمكن زيادة طاقة الخرج بنسبة تصل إلى 40٪ في نفس حجم النظام. يمكن لدائرة التعزيز 2 كيلو وات من 400 فولت إلى 800 فولت الوصول فقط إلى تردد التبديل 25 كيلو هرتز عند تحقيقها بواسطة IGBT السيليكون، وتحتاج إلى خمسة مكثفات أغشية رقيقة. ومع ذلك، عند استخدام SiC BJT، يمكن أن يصل تردد التبديل إلى 72 كيلو هرتز، وهناك حاجة إلى مكثفين رقيقين فقط، مما يقلل من حجم المشتت الحراري والمحث بمقدار الثلث، أي أنه يمكن استخدام محاثات أصغر، وبالتالي توفير الطاقة بشكل كبير. إجمالي تكلفة BOM للنظام.
تحسين تردد تبديل مصدر الطاقة لتحقيق التردد العالي: أكبر عيب في IGBT التقليدي هو سرعة التبديل البطيئة وتردد العمل المنخفض. عندما يتم إيقاف تشغيله، سيؤدي الذيل الحالي إلى خسارة إيقاف التشغيل. إن سرعة تبديل SiC BJT سريعة، ولا يوجد إيقاف تشغيل IGBT كذيل تيار، وبالتالي فإن خسارة التبديل منخفضة للغاية. تحت نفس جهد التحمل المقدر، تكون مقاومة التشغيل لـ SiC BJT أقل من VCE(sat) لـ IGBT، مما يمكن أن يقلل من خسارة التشغيل لـ SiC BJT.
أفضل تطبيق لـ SiC BJT هو تصميم مصدر طاقة بأكثر من 3000 واط. تستخدم العديد من مصادر الطاقة هذه IGBT كمعدات تحويل لتحسين التكلفة والكفاءة. إذا قام مهندس التصميم باستبدال IGBT بـ SiC BJT، فمن السهل زيادة تردد تبديل مصدر الطاقة بشكل كبير، وبالتالي تقليل حجم المنتج وتحسين كفاءة التحويل. مع زيادة التردد، يمكن أيضًا تقليل عدد المحاثات والمكثفات التي تتطلبها الدوائر الطرفية في التصميم، مما يساعد على توفير التكاليف. من ناحية أخرى، فإن سرعة تبديل SiC BJT سريعة جدًا، ويمكنها إكمال عملية التبديل في أقل من 20nS، حتى أسرع من MOSFET، لذلك يمكن استخدامها أيضًا لاستبدال MOSFET. بالمقارنة مع أجهزة IGBT ثنائية القطب، فإن BJT المصنوعة من كربيد السيليكون لديها مقاومة أقل، مما يمكن أن يقلل من فقدان التوصيل. لقد تجاوزت ثباتية درجة الحرارة العالية وتيار التسرب المنخفض لكربيد السيليكون BJT تلك الموجودة في IGBT و MOSFET. بالإضافة إلى ذلك، تتغير مقاومتها الداخلية مع معامل درجة الحرارة الإيجابية، لذلك يمكن توصيلها بسهولة بالتوازي لتصميم مصدر طاقة عالي الطاقة.
أصبحت عملية إنتاج وتقنية أجهزة كربيد السيليكون (SiC) أكثر نضجًا. في الوقت الحاضر، أكبر عقبة أمام الترويج للسوق هي التكلفة. بما في ذلك تكاليف البحث والتطوير والإنتاج، وتكلفة تشغيل المكثفات والمقاومات في الدائرة بأكملها بعد استبدال أجهزة كربيد السيليكون بـ IGBT في التطبيق. ما لم تدفع الشركة المصنعة ذلك، فيمكنها حقًا تقليل التكلفة وتحسين الأداء. بعد كل شيء، سيكلف اعتماد أشياء جديدة الكثير. نظرًا لتأثير تكلفة التصنيع وإنتاجية المنتج، فإن السبب الرئيسي الذي يمنع منتجات SiC من دخول السوق على نطاق واسع في الوقت الحاضر هو السعر المرتفع، والذي يبلغ عمومًا حوالي 10 أضعاف سعر منتجات Si المماثلة. على الرغم من أنه من المحتم أن تحل أجهزة كربيد السيليكون (SiC) محل IGBT مع التقدم التكنولوجي وخفض التكلفة في المستقبل، وقد يكون الأداء قويًا جدًا، إلا أنه ليس الأداء فقط، بل أيضًا التكلفة والموثوقية التي يمكن أن تصبح حقًا الاتجاه العام.
كفاءة عالية وموثوقية عالية: يمكن أن تحقق منتجات SiC BJT كفاءة عالية وكثافة تيار عالية وموثوقية عالية، ويمكن أن تعمل بسلاسة عند درجة حرارة عالية. بالإضافة إلى ذلك، يتمتع SiC BJT بثبات ممتاز في درجة الحرارة، وخصائص العمل عند درجة الحرارة العالية لا تختلف عن تلك الموجودة في درجة الحرارة العادية. في الواقع، يتمتع SiC BJT بجميع مزايا IGBT ويحل جميع الاختناقات في تصميم IGBT. نظرًا لأن IGBT مدفوع بالجهد و SiC BJT مدفوع بالتيار، فقد لا يكون مهندسو التصميم معتادين على استبدال IGBT بـ SiC BJT في البداية، ولكن موردي الأجهزة مثل Fairchild Semiconductor يقدمون عمومًا تصميمات مرجعية لمساعدة المهندسين في تصميم دوائر القيادة. مع إدخال شرائح التشغيل الخاصة في المستقبل، سيكون من الأسهل استخدام SiC BJT.
انخفاض الخسارة وتقليل التكلفة: تم تقليل Vce لـ SiC BJT بنسبة 47%، وEon بنسبة 60%، وEoff بنسبة 67%. يمكن أن يوفر SiC BJT أقل فقدان توصيل في السوق، ويكون Ron أقل من 2.2 ملي أوم في درجة حرارة الغرفة. يمكن أن يوفر SiC BJT الحد الأدنى من الخسارة الإجمالية، بما في ذلك خسارة السائق. يعد BJT من كربيد السيليكون أكثر مفاتيح نقل الطاقة 1200 فولت كفاءة في التاريخ. يحقق SiC BJT تردد تحويل أعلى، وخسائر التوصيل والتبديل أقل من تلك الموجودة في IGBT (30-50٪)، وبالتالي يمكن زيادة طاقة الخرج بنسبة تصل إلى 40٪ في نفس حجم النظام. يمكن لدائرة التعزيز 2 كيلو وات من 400 فولت إلى 800 فولت الوصول فقط إلى تردد التبديل 25 كيلو هرتز عند تحقيقها بواسطة IGBT السيليكون، وتحتاج إلى خمسة مكثفات أغشية رقيقة. ومع ذلك، عند استخدام SiC BJT، يمكن أن يصل تردد التبديل إلى 72 كيلو هرتز، وهناك حاجة إلى مكثفين رقيقين فقط، مما يقلل من حجم المشتت الحراري والمحث بمقدار الثلث، أي أنه يمكن استخدام محاثات أصغر، وبالتالي توفير الطاقة بشكل كبير. إجمالي تكلفة BOM للنظام.
تحسين تردد تبديل مصدر الطاقة لتحقيق التردد العالي: أكبر عيب في IGBT التقليدي هو سرعة التبديل البطيئة وتردد العمل المنخفض. عندما يتم إيقاف تشغيله، سيؤدي الذيل الحالي إلى خسارة إيقاف التشغيل. إن سرعة تبديل SiC BJT سريعة، ولا يوجد إيقاف تشغيل IGBT كذيل تيار، وبالتالي فإن خسارة التبديل منخفضة للغاية. تحت نفس جهد التحمل المقدر، تكون مقاومة التشغيل لـ SiC BJT أقل من VCE(sat) لـ IGBT، مما يمكن أن يقلل من خسارة التشغيل لـ SiC BJT.
أفضل تطبيق لـ SiC BJT هو تصميم مصدر طاقة بأكثر من 3000 واط. تستخدم العديد من مصادر الطاقة هذه IGBT كمعدات تحويل لتحسين التكلفة والكفاءة. إذا قام مهندس التصميم باستبدال IGBT بـ SiC BJT، فمن السهل زيادة تردد تبديل مصدر الطاقة بشكل كبير، وبالتالي تقليل حجم المنتج وتحسين كفاءة التحويل. مع زيادة التردد، يمكن أيضًا تقليل عدد المحاثات والمكثفات التي تتطلبها الدوائر الطرفية في التصميم، مما يساعد على توفير التكاليف. من ناحية أخرى، فإن سرعة تبديل SiC BJT سريعة جدًا، ويمكنها إكمال عملية التبديل في أقل من 20nS، حتى أسرع من MOSFET، لذلك يمكن استخدامها أيضًا لاستبدال MOSFET. بالمقارنة مع أجهزة IGBT ثنائية القطب، فإن BJT المصنوعة من كربيد السيليكون لديها مقاومة أقل، مما يمكن أن يقلل من فقدان التوصيل. لقد تجاوزت ثباتية درجة الحرارة العالية وتيار التسرب المنخفض لكربيد السيليكون BJT تلك الموجودة في IGBT و MOSFET. بالإضافة إلى ذلك، تتغير مقاومتها الداخلية مع معامل درجة الحرارة الإيجابية، لذلك يمكن توصيلها بسهولة بالتوازي لتصميم مصدر طاقة عالي الطاقة.
هاتف الشركة: +86-0755-83044319
فاكس/فاكس: +86-0755-83975897
بريد إلكتروني: 1615456225@qq.com
س: 3518641314 مدير لي
ف ف: 332496225 مدير تشيو
العنوان: الغرفة 809، المبنى C، مبنى Zhantao Technology، رقم 1079 شارع Minzhi، منطقة Longhua الجديدة، Shenzhen
توصيات ذات صلة
مقابلة حصرية مع لي غانغ من شركة يونفان رويدا: دقة منتجات رادار الموجات المليمترية ودفء الإنسانية
2026-07-22
345
شغف الترددات اللاسلكية، رحلة الحرفي: أكثر من 30 عامًا من التفاني الثابت - مقابلة مع كبير مهندسي شركة كينغ هيلم، السيد تشين هونغ شيانغ
2026-06-26
730
粤公网安备44030002007346号