نسل سوم نیمه‌رساناهای با شکاف باند وسیع که توسط کاربید سیلیکون ارائه می‌شوند، می‌توانند در محیط‌های با دما، ولتاژ و فرکانس بالاتر به طور عادی کار کنند، در حالی که توان کمتری مصرف می‌کنند و دوام و قابلیت اطمینان بیشتری دارند. این امر فرصت‌های جهشی را برای نسل بعدی محصولات الکترونیک قدرت کوچک‌تر، سریع‌تر، کم‌هزینه‌تر و با راندمان بالاتر فراهم می‌کند.

پیشرفت و صنعتی شدن فناوری دستگاه‌های الکترونیک قدرت کاربید سیلیکون، کاربردهای جدیدی را در سیستم‌های قدرت ولتاژ بالا ایجاد خواهد کرد و تأثیر عمیقی بر تحول سیستم قدرت خواهد داشت. ویژگی‌های عالی راندمان بالا، ولتاژ بالا، دمای بالا و فرکانس بالای دستگاه‌های الکترونیک قدرت کاربید سیلیکون، پتانسیل کاربرد زیادی در زمینه‌های لوازم خانگی، صرفه‌جویی در انرژی موتور، وسایل نقلیه الکتریکی، شبکه‌های هوشمند، هوافضا، اکتشاف نفت، اتوماسیون، رادار و ارتباطات به آن می‌دهد.

مقدمه‌ای بر قطعات الکترونیکی قدرت سیلیکون کاربید

۱. تعریف کاربید سیلیکون (SiC)

قطعه الکترونیک قدرت سیلیکون کاربید (SiC) به یک قطعه الکترونیک قدرت با شکاف باند وسیع ساخته شده از ماده نیمه هادی نسل سوم SiC اشاره دارد. این قطعه دارای ویژگی‌های مقاومت در برابر دمای بالا، فرکانس بالا و راندمان بالا است. طبق شکل کارکرد قطعه، قطعات الکترونیک قدرت SiC عمدتاً شامل دیودهای قدرت و لامپ‌های سوئیچینگ قدرت هستند. دیودهای قدرت شامل دیودهای شاتکی با مانع اتصال (JBS)، دیودهای PiN و دیودهای ابرپیوند هستند. لامپ‌های سوئیچینگ قدرت عمدتاً شامل لامپ‌های سوئیچینگ اثر میدانی نیمه هادی اکسید فلزی (MOSFET)، لامپ‌های سوئیچینگ اثر میدانی اتصال (JFET)، لامپ‌های سوئیچینگ دو قطبی (BJT)، ترانزیستورهای دو قطبی با گیت عایق شده (IGBT)، تریستورهای خاموش کننده گیت (GTO) و تریستورهای خاموش کننده امیتر (ETO) و غیره هستند.

2. مزایای فنی

خواص عالی نیمه‌هادی‌های کاربید سیلیکون باعث می‌شود که دستگاه‌های الکترونیک قدرت مبتنی بر کاربید سیلیکون در مقایسه با دستگاه‌های سیلیکونی مزایای برجسته زیر را داشته باشند:

(1) مقاومت در حالت روشن بودن کمتری دارد. تحت ولتاژ شکست پایین (حدود 50 ولت)، مقاومت در حالت روشن بودن ویژه قطعات کاربید سیلیکون تنها 1.12 میکرو اهم است که حدود 1/100 قطعات سیلیکونی مشابه است. تحت ولتاژ شکست بالا (حدود 5 کیلو ولت)، مقاومت در حالت روشن بودن ویژه به 25.9 میلی اهم افزایش می‌یابد که حدود 1/300 قطعات سیلیکونی مشابه است. مقاومت در حالت روشن بودن کمتر، قطعات الکترونیک قدرت کاربید سیلیکون را قادر می‌سازد تا تلفات هدایت کمتری داشته باشند و در نتیجه به راندمان کلی بالاتر دستگاه دست یابند.

(2) ولتاژ شکست بالاتری دارد. به عنوان مثال: دیودهای شاتکی سیلیکونی تجاری معمولاً دارای ولتاژ نامی کمتر از 300 ولت هستند، اما ولتاژ نامی اولین دیود شاتکی سیلیکون کاربید تجاری به 600 ولت رسیده است؛ ولتاژ نامی اولین MOSFET سیلیکون کاربید تجاری 1200 ولت است، در حالی که بیشتر MOSFET های سیلیکونی رایج کمتر از 1 کیلوولت هستند.

(3) مقاومت حرارتی کمتر محفظه اتصال باعث می‌شود دمای دستگاه کندتر افزایش یابد.

(4) دمای عملیاتی نهایی بالاتر. انتظار می‌رود پایداری عملیاتی شدید کاربید سیلیکون به بیش از 600 درجه سانتیگراد برسد، در حالی که حداکثر دمای اتصال قطعات سیلیکونی تنها 150 درجه سانتیگراد است.

(5) مقاومت بیشتر در برابر تابش، که می‌تواند وزن تجهیزات محافظ تابش را هنگام استفاده در هوانوردی و سایر زمینه‌ها کاهش دهد.

(6) پایداری بالاتر، ویژگی‌های رو به جلو و معکوس دستگاه‌های کاربید سیلیکون با دما بسیار کم تغییر می‌کند.

(7) تلفات تقلب کمتر. دستگاه‌های کاربید سیلیکون تلفات سوئیچینگ کمی دارند و می‌توانند در فرکانس‌های سوئیچینگ بالاتر (>20 کیلوهرتز) کار کنند که دستیابی به آن با دستگاه‌های سیلیکونی در سطوح توان ده‌ها کیلووات دشوار است.

۲. دسته‌های اصلی

(1) دیود شاتکی سیلیکون کاربید

دیود شاتکی سد (SBD) به عنوان یک قطعه تک قطبی، هیچ تزریق و ذخیره حامل اضافی در طول فرآیند هدایت ندارد، بنابراین اساساً هیچ جریان بازیابی معکوسی وجود ندارد. فرآیند خاموش شدن آن بسیار سریع است و تلفات سوئیچینگ بسیار کم است. با این حال، سد شاتکی سیلیکون کم است، جریان نشتی معکوس SBD سیلیکون نسبتاً بزرگ است و ولتاژ مسدود کننده کم است. فقط در موقعیت‌های ولتاژ پایین یک تا دویست ولت قابل استفاده است. دیودهای PiN معمولاً در موقعیت‌هایی با ولتاژهای بالاتر استفاده می‌شوند، اما جریان بازیابی معکوس آنها بزرگ و تلفات سوئیچینگ نیز زیاد است. به دلیل قدرت میدان الکتریکی شکست بهمنی بحرانی بالای مواد کاربید سیلیکون، تولید SBD های کاربید سیلیکون با ولتاژ شکست معکوس بیش از 1000 ولت نسبتاً آسان است.

بر اساس این مزایای منحصر به فرد SiC، تولیدکنندگان دستگاه‌های نیمه‌هادی مانند Cree محصولات دیود شاتکی SiC ولتاژ بالا را با سطح جریان دستگاه واحد 1-20A و سطوح ولتاژ 300 ولت، 600 ولت و 1200 ولت تولید می‌کنند. جدول 1 تولیدکنندگان اصلی بین‌المللی فعلی SBD سیلیکون کاربید و سطح دستگاه‌های تجاری آنها را نشان می‌دهد. Cree به تازگی جدیدترین SBD سیلیکون کاربید با سطح ولتاژ 1700 ولت خود را عرضه کرده است. در کاربردهای سوئیچینگ ولتاژ بالا، دیودهای شاتکی SiC عملکرد تقریباً ایده‌آلی را ارائه می‌دهند. تقریباً هیچ ولتاژ بازیابی مستقیمی ندارد، بنابراین می‌تواند بلافاصله روشن شود. برخلاف ظرفیت اتصال، بار ذخیره شده آن نیز بسیار کم است و می‌تواند به سرعت خاموش شود.

(2) ترانزیستور قدرت سیلیکون کاربید

شرکت SemiSouth آمریکا تحقیقات عمیقی در مورد JFET کاربید سیلیکون انجام داده است و در حال حاضر تامین کننده اصلی دستگاه‌های JFET کاربید سیلیکون تجاری در جهان است. حداکثر ولتاژ نامی محصولات JFET SiC آن به 1700 ولت و حداکثر جریان نامی 30 آمپر می‌رسد.

با توجه به ویژگی‌های برتر و کاربردهای موفق MOSFETهای سیلیکونی، MOSFETهای سیلیکون کاربید به محبوب‌ترین وسیله در تحقیقات دستگاه‌های الکترونیک قدرت سیلیکون کاربید تبدیل شده‌اند. شرکت آمریکایی کری (Cree) در ایجاد پیشرفت‌هایی در تحقیقات MOSFET سیلیکون کاربید پیشگام شد و دو محصول تجاری MOSFET سیلیکون کاربید، 10A/1200V و 20A/1200V را عرضه کرد و به تنها تولیدکننده در جهان تبدیل شد که MOSFETهای سیلیکون کاربید گسسته تجاری ارائه می‌دهد. شرکت روهم (Rohm Corporation) ژاپن نیز به طور فعال فرآیند تجاری‌سازی MOSFET سیلیکون کاربید خود را ترویج می‌دهد. این DMOSFETهای اولیه کانال N سیلیکون کاربید عمدتاً برای کاربردهای 1200 ولت هدف قرار گرفتند. MOSFETهای سیلیکون کاربید در این سطح ولتاژ مزایای بیشتری نسبت به دستگاه‌های سیلیکونی فعلی دارند.

02

وضعیت توسعه دستگاه‌های کاربید سیلیکون در خارج از کشور ۱. ایالات متحده

در اوایل سال ۱۹۹۷، در «طرح ملی دفاع و علوم» تدوین‌شده، ایالات متحده اهداف توسعه نیمه‌هادی‌های با شکاف باند وسیع را به روشنی تعریف کرد. در سال ۲۰۱۴، رئیس جمهور اوباما شخصاً رهبری تأسیس اتحاد صنعت نیمه‌هادی با شکاف باند وسیع نسل سوم را که توسط SiC نمایندگی می‌شد، بر عهده داشت تا از فناوری نیمه‌هادی با شکاف باند وسیع به طور کامل پشتیبانی کند و نوآوری‌های فناوری را در نسل بعدی تولید الکترونیک قدرت هدایت کند. این اتحاد در حال حاضر در مجموع ۱۴۰ میلیون دلار آمریکا از دولت‌های فدرال و محلی حمایت دریافت کرده است. این اتحاد قصد دارد در پنج سال آینده فناوری نیمه‌هادی با شکاف باند وسیع را از نظر هزینه با فناوری الکترونیک قدرت مبتنی بر سیلیکون فعلی رقابت کند و به نسل بعدی تراشه‌ها و دستگاه‌های الکترونیکی قدرت با صرفه‌جویی در مصرف انرژی، کارآمد و پرقدرت تبدیل شود. این فناوری بسیاری از بزرگترین و سریع‌ترین بازارهای صنعتی جهان، از جمله لوازم الکترونیکی مصرفی، تجهیزات صنعتی، ارتباطات، انرژی پاک و غیره را رهبری خواهد کرد، رقابت‌پذیری بین‌المللی را به طور جامع افزایش داده و مشاغل پردرآمد ایجاد خواهد کرد.

2 ژاپن

از سال ۱۹۹۸، دولت ژاپن به تأمین مالی تحقیقات در زمینه فناوری نیمه‌هادی با شکاف باند وسیع ادامه داده است. در سال ۲۰۱۳، ژاپن سیستم مواد SiC را در "استراتژی نخست وزیر" گنجاند، با این باور که ۵۰٪ صرفه‌جویی انرژی در آینده از طریق دستگاه‌های SiC به دست خواهد آمد تا عصر جدیدی از انرژی پاک ایجاد شود. در سال‌های اخیر، سازمان توسعه فناوری صنعتی انرژی‌های نو ژاپن (NEDO) یک طرح تحقیقاتی مربوط به دستگاه‌های الکترونیکی قدرت SiC را با تمرکز بر کاربرد ماژول‌های قدرت SiC در سیستم‌های مدار لوکوموتیو راه‌آهن، سیستم‌های متنوع تبادل توان، سیستم‌های تولید برق و بازیابی گرمای تلف‌شده توربوشارژر یکپارچه الکتریکی، تجهیزات پزشکی پیشرفته و کوچک‌سازی شتاب‌دهنده، راه‌اندازی کرده است تا به اهداف صرفه‌جویی در مصرف انرژی و بهبود بهره‌وری دست یابد.

3. اتحادیه اروپا

در سال ۲۰۱۴، اتحادیه اروپا یک برنامه تحقیقاتی سه ساله (۲۰۱۴-۲۰۱۷) فناوری توان SiC برای سیستم‌های توان با راندمان بالا (SPEED) با سرمایه‌گذاری کلی ۱۸.۵۸ میلیون یورو راه‌اندازی کرد. ۱۲ موسسه و شرکت تحقیقاتی در ۷ کشور در این طرح شرکت کردند. هدف این طرح، فتح مشترک فناوری دستگاه‌های الکترونیک قدرت SiC با گرد هم آوردن تولیدکنندگان و محققان برجسته جهان، غلبه بر تنگنای فنی کل زنجیره صنعت دستگاه‌های الکترونیک قدرت SiC و دستیابی به کاربرد گسترده در زمینه انرژی‌های تجدیدپذیر است. در سال ۲۰۱۵، وزارت تحقیقات فدرال آلمان، موسسه فناوری کارلسروهه و شرکای صنعتی (مبلغ ۸۰۰۰۰۰ یورو) را برای انجام تحقیقات در مورد بهبود راندمان انرژی منابع تغذیه فرکانس بالا مبتنی بر دستگاه‌های سوئیچینگ SiC تأمین مالی کرد تا راندمان انرژی منابع تغذیه در تولید صنعتی را بهبود بخشد، مصرف انرژی را کاهش دهد و انتشار CO2 را کاهش دهد. ۰۳

وضعیت توسعه دستگاه‌های کاربید سیلیکون در چین

۱. تایکو تیانرون

شرکت تایکو تیانران در سال ۲۰۱۱ تأسیس شد. خط تولید آن شامل محصولات فناوری پایه هسته‌ای، محصولات قالب‌گیری شده با کاربید سیلیکون و مجموعه‌ای از راه‌حل‌های صنعتی است. محصولات پایه هسته‌ای توسط دیودهای شاتکی کاربید سیلیکون ارائه می‌شوند.

در سال ۲۰۱۵، شرکت تایکو تیانرون از عرضه محصول دیود شاتکی سیلیکون کاربید با توان بالا ۳۳۰۰ ولت/۵۰ آمپر خبر داد. طبق گزارش‌ها، این محصول دارای ویژگی‌هایی مانند افت ولتاژ پایین رو به جلو، سرعت سوئیچینگ سریع و رسانایی حرارتی عالی است و برای زمینه‌های سطح بالا مانند حمل و نقل ریلی و شبکه‌های هوشمند مناسب است.

طبق گزارش‌ها، افت ولتاژ مستقیم معمول یک دیود شاتکی سیلیکون کاربید پرقدرت ۳۳۰۰ ولت/۵۰ آمپر، ۲.۲۲ ولت (IF=50A, Tj=25℃) و ۴.۷۵ ولت (IF=50A, Tj=175℃) است؛ جریان نشتی معکوس معمول، ۱۲۰ میکروآمپر (VR=3300V, Tj=25℃) و ۲۰۰ میکروآمپر (VR=3300V, Tj=175℃) است؛ قابلیت اطمینان را در محیط‌های الکتریکی سخت به حداکثر می‌رساند؛ می‌تواند به طور معمول در محدوده دمایی -۵۵℃ تا ۱۷۵℃ کار کند. محصولات به صورت تراشه‌های بدون بسته‌بندی در دسترس هستند و انواع بسته‌بندی دستگاه را می‌توان با توجه به نیاز مشتری سفارشی‌سازی کرد.

۲. شرکت نیمه‌رسانای پایه شنژن

شرکت شنژن بیسیک سمیکنداکتور در سال ۲۰۱۶ با تمرکز بر تحقیق و توسعه و صنعتی‌سازی دستگاه‌های قدرت سیلیکون کاربید تأسیس شد. این شرکت یکی از مبتکران موسسه تحقیقات نیمه‌هادی نسل سوم شنژن است. شرکت شنژن بیسیک سمیکنداکتور مدت‌هاست که بر تحقیق و توسعه دستگاه‌های قدرت SiC تمرکز دارد. محصولات اصلی آن شامل دیودهای SiC، ماسفت‌های SiC و ماژول‌های کامل SiC MOSFET در سطح خودرو است که به طور گسترده در تولید برق با انرژی نو، وسایل نقلیه با انرژی نو، حمل و نقل ریلی و شبکه‌های هوشمند استفاده می‌شوند.

ماسفت سیلیکون کاربید ۱۲۰۰ ولتی که رسماً توسط شرکت بیسیک سمی‌کانداکتور در اکتبر ۲۰۱۸ منتشر شد، اولین محصول صنعتی است که به‌طور مستقل توسط یک شرکت چینی طراحی و آزمایش‌های قابلیت اطمینان را با موفقیت پشت سر گذاشته است. عملکرد آن به سطح پیشرو بین‌المللی رسیده است و زمان تحمل اتصال کوتاه آن تا ۶ میکروثانیه است.

3. فناوری Yangjie

شرکت یانگجی تکنولوژی در توسعه صنعتی در زمینه‌های تولید تراشه و دستگاه نیمه‌هادی قدرت، بسته‌بندی و آزمایش مدار مجتمع تخصص دارد. محصولات اصلی آن شامل تراشه‌های مختلف دستگاه‌های الکترونیک قدرت، دیودهای قدرت، پل‌های یکسوساز، ماژول‌های توان بالا، محصولات DFN/QFN، SGTMOS، SBD کاربید سیلیکون، JBS کاربید سیلیکون و غیره است. محصولات این شرکت به طور گسترده در لوازم الکترونیکی مصرفی، امنیت، کنترل صنعتی، الکترونیک خودرو، انرژی‌های نو و بسیاری از زمینه‌های دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرند.

وب‌سایت رسمی Yangjie Technology نشان می‌دهد که در حال حاضر ۴ ماژول شاتکی سیلیکون کاربید وجود دارد، مدل‌های MB200DU01FJ، MB200DU02FJ، MB300U02FJ و MB40DU12FJ. اگر به برگه اطلاعات (Datasheet) نگاه کنید، می‌توانید متوجه شوید که مدل MB200DU01FJ می‌تواند در منابع تغذیه آبکاری، منابع تغذیه فرکانس بالا، منابع تغذیه سوئیچینگ جریان بالا، محافظت از باتری معکوس، دستگاه‌های جوشکاری و سایر سناریوها استفاده شود.

۳. هسته براق و مرطوب

شرکت زینگوانگ رونزه که در مارس ۲۰۱۶ تأسیس شد، یک شرکت پیشرفته با تخصص در تحقیق و توسعه و تولید دستگاه‌ها و ماژول‌های قدرت SiC نیمه‌هادی نسل سوم است. در ۱۸ سپتامبر ۲۰۱۸، اولین خط تولید ماژول قدرت هوشمند کاربید سیلیکون (SiCIPM) داخلی زینگوانگ رونزه رسماً به بهره برداری رسید. ساخت این پروژه رسماً در دسامبر ۲۰۱۶ آغاز شد. گفته می‌شود پس از راه‌اندازی خط تولید به تولید پایدار، مقیاس تولید ماهانه می‌تواند به ۳۰۰۰۰۰ و تولید سالانه به ۳.۶ میلیون برسد. این شرکت در حال حاضر محصولات کاربید سیلیکون از جمله SBD کاربید سیلیکون و MOSFET کاربید سیلیکون دارد. به عنوان مثال، XGSCS1230SWA یکی از مدل‌های SBD کاربید سیلیکون است که می‌تواند نیاز ولتاژ ۱۲۰۰ ولت را برآورده کند. سناریوهای قابل اجرا عبارتند از منبع تغذیه سوئیچینگ، اصلاح ضریب توان، اینورتر برق، منبع تغذیه بدون وقفه (UPS)، درایو موتور و غیره.

۴. شرکت نیمه‌هادی روینینگ

شرکت نیمه‌هادی رویینگ (Ruineng Semiconductor Co., Ltd.) یک سرمایه‌گذاری مشترک با فناوری پیشرفته است که توسط شرکت‌های نیمه‌هادی NXP و مدیریت دارایی پکن جیانگوانگ تأسیس شده است. روینگ بر توسعه سبد محصولات نیمه‌هادی قدرت دوقطبی پیشرو در صنعت، گسترده و عمیق، از جمله یکسوکننده‌ها و ترایاک‌های کنترل‌شده سیلیکونی، دیودهای قدرت سیلیکونی، ترانزیستورهای ولتاژ بالا و دیودهای کاربید سیلیکونی تمرکز داشته است. دیودهای کاربید سیلیکونی این شرکت عمدتاً در صنایع، سرورها، تهویه مطبوع و سایر زمینه‌ها استفاده می‌شوند. از وب‌سایت رسمی، متوجه شدیم که روینگ دارای 25 مدل دیود کاربید سیلیکونی است که همه آنها می‌توانند نیاز ولتاژ 650 ولت را برآورده کنند، مانند مدل NXPSC16650B که می‌تواند در اصلاح ضریب توان، منابع تغذیه سوئیچینگ، منابع تغذیه بدون وقفه (UPS)، اینورترهای فتوولتائیک، تلویزیون‌های LED/OLED، درایوهای موتور و سایر سناریوها استفاده شود.

5. Shanghai Zhanxin Electronics

شرکت شانگهای ژانکسین الکترونیکس متعهد به توسعه تراشه‌ها و ماژول‌های قدرت مقرون‌به‌صرفه با هسته دستگاه‌های قدرت کاربید سیلیکون است و راه‌حل‌های نیمه‌هادی کاملی را برای کوچک‌سازی، افزایش بهره‌وری و سبکی منابع تغذیه و سیستم‌های محرک الکتریکی ارائه می‌دهد.

در اکتبر ۲۰۱۷، فرآیند تولید MOSFET سیلیکون کاربید (SiC) در یک خط تولید انبوه ۶ اینچی بالغ تکمیل شد. نتایج آزمایش سطح ویفر نشان می‌دهد که پارامترهای الکتریکی مختلف انتظارات را برآورده می‌کنند و پایه محکمی برای بهینه‌سازی بیشتر فرآیند و طراحی دستگاه ایجاد می‌کنند. در ۱ مه ۲۰۱۸، اولین ویفر داخلی ۶ اینچی SiC MOSFET رسماً متولد شد.

04

کاربردهای معمول دستگاه‌های کاربید سیلیکون ۱. زیرساخت 5G - منبع تغذیه ارتباطی

منبع تغذیه ارتباطی، بانک انرژی برای ارتباطات سرور و ایستگاه پایه است. این منبع تغذیه، برق مورد نیاز تجهیزات انتقال مختلف را فراهم می‌کند و عملکرد طبیعی سیستم ارتباطی را تضمین می‌کند. ویژگی‌های فرکانس بالای MOSFET سیلیکون کاربید، واحد مغناطیسی در مدار قدرت را کوچک‌تر و سبک‌تر می‌کند و راندمان کلی منبع تغذیه را بالاتر می‌برد. ویژگی‌های بازیابی معکوس دیود شاتکی سیلیکون کاربید تقریباً صفر است و باعث می‌شود که چشم‌انداز کاربرد گسترده‌ای در بسیاری از مدارهای PFC داشته باشد. به عنوان مثال، در مدار PFC چندلایه بدون پل منبع تغذیه ارتباطی با راندمان بالا 3 کیلووات، استفاده از دیودهای شاتکی سیلیکون کاربید 650 ولت/10 آمپر می‌تواند به مشتریان کمک کند تا به الزامات فنی بالای راندمان بار کامل بزرگتر یا مساوی 95٪ دست یابند.

2. شمع شارژ خودرو با انرژی جدید - ماژول برق شمع شارژ

توسعه سریع صنعت خودروهای انرژی نو، رشد تقاضا برای ستون‌های شارژ را به دنبال داشته است. برای خودروهای برقی انرژی نو، افزایش سرعت شارژ و کاهش هزینه‌های شارژ، دو هدف اصلی توسعه صنعت هستند. استفاده از دستگاه‌های کاربید سیلیکون در ماژول‌های قدرت شمعی شارژ می‌تواند به راندمان بالا و توان بالای ماژول‌های قدرت شمعی شارژ دست یابد و در نتیجه سرعت شارژ را افزایش و هزینه‌های شارژ را کاهش دهد.

۳. مرکز داده بزرگ، اینترنت صنعتی - منبع تغذیه سرور

منبع تغذیه سرور، بانک انرژی سرور است. سرور، برق مورد نیاز برای عملکرد عادی سیستم سرور را فراهم می‌کند. استفاده از دستگاه‌های برق سیلیکون کاربید در منابع تغذیه سرور می‌تواند چگالی توان و راندمان منابع تغذیه سرور را بهبود بخشد، اندازه کلی مرکز داده را کاهش دهد، هزینه کلی ساخت مرکز داده را کاهش دهد و به راندمان زیست‌محیطی بالاتری دست یابد. به عنوان مثال، در یک ماژول برق سرور 3 کیلوواتی، استفاده از MOSFET های سیلیکون کاربید در PFC قطب توتم می‌تواند به طور قابل توجهی راندمان منبع تغذیه سرور را بهبود بخشد و به الزامات راندمان بالاتری دست یابد.

۴. ولتاژ فوق العاده بالا - کاربرد قطع کننده های مدار DC انتقال انعطاف پذیر

به عنوان یک پروژه سیستمی در مقیاس بزرگ، UHV باعث ایجاد مجموعه‌ای از تقاضاها برای مواد اولیه و قطعات خواهد شد. دستگاه‌های قدرت، اجزای کلیدی فناوری انتقال انعطاف‌پذیر FACTS در انتقال DC UHV در انتهای انتقال و ترانسفورماتورهای الکترونیک قدرت (PET) در انتهای پست هستند. به عنوان یکی از بخش‌های کلیدی انتقال DC انعطاف‌پذیر، قابلیت اطمینان مدارشکن DC تأثیر زیادی بر پایداری کل سیستم انتقال دارد. استفاده از دستگاه‌های سنتی مبتنی بر سیلیکون برای طراحی مدارشکن‌های DC نیازمند اتصال سری زیر واحدهای چند سطحی است. استفاده از دستگاه‌های کاربید سیلیکون ولتاژ بالا در مدارشکن‌های DC می‌تواند تعداد زیر واحدهای سری را تا حد زیادی کاهش دهد، که این یک جهت کلیدی در تحقیقات صنعتی است.

۵. راه‌آهن پرسرعت بین شهری و حمل و نقل ریلی بین شهری - مبدل کششی، ترانسفورماتور الکترونیک قدرت، مبدل کمکی، منبع تغذیه کمکی

حمل و نقل ریلی آینده الزامات بالاتری را برای دستگاه‌های الکترونیک قدرت، مانند مبدل‌های کشش، مبدل‌های ولتاژ الکترونیک قدرت و غیره، ایجاد خواهد کرد. استفاده از دستگاه‌های قدرت کاربید سیلیکون می‌تواند چگالی توان و راندمان کاری این دستگاه‌ها را تا حد زیادی بهبود بخشد، که به کاهش قابل توجه سیستم تحمل بار حمل و نقل ریلی کمک خواهد کرد. دستگاه‌های کاربید سیلیکون می‌توانند به راندمان بالا و کوچک‌سازی بیشتر تجهیزات دست یابند و مزایای فنی زیادی در حمل و نقل ریلی داشته باشند. قطار شینکانسن N700S ژاپن در استفاده از دستگاه‌های قدرت کاربید سیلیکون در مبدل‌های کشش پیشرو بوده و وزن وسیله نقلیه را به طور قابل توجهی کاهش داده، به راندمان حمل بالاتر و کاهش هزینه‌های عملیاتی دست یافته است.

05

نتیجه‌گیری اگرچه دستگاه‌های الکترونیک قدرت سیلیکون کاربید هنوز مشکلاتی مانند خروجی کم، قیمت بالا، تعداد کم انواع دستگاه‌های تجاری و کمبود بسته‌بندی مقاوم در برابر دمای بالا دارند، اما با عمیق‌تر شدن مداوم تحقیقات در مورد فناوری دستگاه‌های الکترونیک قدرت سیلیکون کاربید، این مشکلات به تدریج حل خواهند شد. دستگاه‌های الکترونیک قدرت سیلیکون کاربید تجاری بیشتر و بهتری به بازار معرفی خواهند شد که زمینه‌های کاربردی دستگاه‌های الکترونیک قدرت سیلیکون کاربید را تا حد زیادی گسترش خواهد داد. در آینده نزدیک، دستگاه‌های الکترونیک قدرت سیلیکون کاربید به دستگاه‌های کلیدی برای کاهش تلفات توان، بهبود راندمان و چگالی توان در کاربردهای مختلف مبدل تبدیل خواهند شد.

توجه: این مقاله از اینترنت کپی شده و از حقوق مالکیت معنوی حمایت می‌کند. لطفاً هنگام چاپ مجدد، منبع اصلی و نویسنده را ذکر کنید. در صورت وجود هرگونه نقض، لطفاً برای حذف آن با ما تماس بگیرید.

شماره تلفن شرکت: +86-0755-83044319
فکس/فکس: +86-0755-83975897
ایمیل: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 مدیر لی

QQ: 332496225 مدیر کیو

آدرس: اتاق ۸۰۹، ساختمان C، ساختمان فناوری ژانتائو، پلاک ۱۰۷۹ خیابان مینزی، منطقه جدید لونگهوا، شنژن