چرا دستگاه های SIC نمی توانند جایگزین IGBT شوند؟

خانه اخبار اخبار صنعت چرا دستگاه های SIC نمی توانند جایگزین IGBT شوند؟

2022-03-17 339

چرا قطعات SiC نمی‌توانند جایگزین IGBT شوند؟

فرآیند تولید و فناوری دستگاه های کاربید سیلیکون (SiC) روز به روز بالغ می شود. در حال حاضر، بزرگترین مانع برای ارتقاء بازار هزینه است. شامل هزینه‌های تحقیق و توسعه و تولید، و هزینه راه‌اندازی خازن‌ها و مقاومت‌ها در کل مدار پس از جایگزینی IGBT توسط قطعات کاربید سیلیکون در کاربرد. مگر اینکه سازنده آن را فشار دهد و واقعاً بتواند هزینه را کاهش دهد و عملکرد را بهبود بخشد. از این گذشته، پذیرش چیزهای جدید هزینه زیادی خواهد داشت. با توجه به تاثیر هزینه ساخت و بازده محصول، دلیل اصلی مانع از ورود محصولات SiC به بازار در مقیاس بزرگ در حال حاضر قیمت بالای آن است که به طور کلی حدود 10 برابر محصولات مشابه Si است. اگرچه با پیشرفت تکنولوژی و کاهش هزینه‌ها در آینده، جایگزینی IGBT با دستگاه‌های سیلیکون کاربید (SiC) اجتناب‌ناپذیر است و عملکرد آنها ممکن است بسیار قوی باشد، اما نه تنها عملکرد، بلکه هزینه و قابلیت اطمینان نیز می‌توانند واقعاً به روند کلی تبدیل شوند.

?مزایای کاربرد دستگاه های کاربید سیلیکون آشکار است.

راندمان بالا، قابلیت اطمینان بالا: محصولات SiC BJT می توانند به راندمان بالا، چگالی جریان بالا و قابلیت اطمینان بالا دست پیدا کنند و می توانند به راحتی در دمای بالا کار کنند. علاوه بر این، SiC BJT دارای ثبات دمایی عالی است و ویژگی های کاری آن در دمای بالا با دمای معمولی تفاوتی ندارد. در واقع، SiC BJT تمام مزایای IGBT را دارد و تمام تنگناهای موجود در طراحی IGBT را حل می‌کند. از آنجایی که IGBT توسط ولتاژ و SiC BJT توسط جریان هدایت می‌شوند، مهندسان طراح ممکن است در ابتدا به جایگزینی IGBT با SiC BJT عادت نداشته باشند، اما تأمین‌کنندگان قطعات مانند Fairchild Semiconductor عموماً طرح‌های مرجع را برای کمک به مهندسان در طراحی مدارهای محرک ارائه می‌دهند. با معرفی تراشه های درایور ویژه در آینده، استفاده از SiC BJT آسان تر خواهد شد.

کاهش تلفات و هزینه کم: Vce SiC BJT 47٪، Eon 60٪ و Eoff 67٪ کاهش می یابد. SiC BJT می تواند کمترین تلفات رسانایی را در بازار داشته باشد و رون در دمای اتاق کمتر از 2.2 میلی اهم است. SiC BJT می تواند حداقل تلفات کل، از جمله ضرر راننده را فراهم کند. کاربید سیلیکون BJT کارآمدترین کلید انتقال برق 1200 ولتی در تاریخ است. ترانزیستورهای SiC BJT به فرکانس سوئیچینگ بالاتری دست می‌یابند و تلفات هدایت و سوئیچینگ آنها کمتر از IGBT (30-50٪) است، بنابراین توان خروجی را می‌توان در سیستم با اندازه یکسان تا 40٪ افزایش داد. مدار تقویت‌کننده ۲ کیلوواتی از ۴۰۰ ولت به ۸۰۰ ولت، تنها می‌تواند به فرکانس سوئیچینگ ۲۵ کیلوهرتز برسد، زمانی که توسط IGBT سیلیکونی محقق شود و به پنج خازن لایه نازک نیاز دارد. با این حال، هنگام استفاده از SiC BJT، فرکانس سوئیچینگ می تواند به 72 کیلوهرتز برسد و تنها به دو خازن لایه نازک نیاز است که اندازه هیت سینک و سلف را تا یک سوم کاهش می دهد، یعنی می توان از سلف های کوچکتر استفاده کرد و در نتیجه صرفه جویی زیادی در مصرف انرژی ایجاد کرد. کل هزینه BOM سیستم

بهبود فرکانس سوئیچینگ منبع تغذیه برای دستیابی به فرکانس بالا: بزرگترین عیب IGBT سنتی، سرعت سوئیچینگ پایین و فرکانس کاری پایین آن است. هنگامی که خاموش است، یک دم فعلی منجر به از دست دادن خاموش می شود. سرعت سوئیچینگ SiC BJT سریع است و هیچ IGBT به عنوان دنباله جریان خاموش نمی‌شود، بنابراین تلفات سوئیچینگ بسیار کم است. تحت ولتاژ تحمل نامی یکسان، مقاومت حالت روشن SiC BJT کمتر از VCE(sat) IGBT است که می‌تواند تلفات حالت روشن SiC BJT را کاهش دهد.

بهترین کاربرد SiC BJT طراحی منبع تغذیه با توان بیش از 3000 وات است. بسیاری از این منابع تغذیه از IGBT به عنوان تجهیزات سوئیچینگ برای بهینه سازی هزینه و کارایی استفاده می کنند. اگر مهندس طراح IGBT را با SiC BJT جایگزین کند، به راحتی می‌توان فرکانس سوئیچینگ منبع تغذیه را تا حد زیادی افزایش داد، در نتیجه حجم محصول کاهش یافته و راندمان تبدیل بهبود می‌یابد. با افزایش فرکانس می توان تعداد سلف ها و خازن های مورد نیاز مدارهای جانبی را نیز در طراحی کاهش داد که به صرفه جویی در هزینه ها کمک می کند. از طرفی سرعت سوئیچینگ SiC BJT بسیار سریع است و می تواند عمل سوئیچینگ را در کمتر از 20 نانو ثانیه حتی سریعتر از ماسفت انجام دهد، بنابراین می توان از آن برای جایگزینی ماسفت نیز استفاده کرد. در مقایسه با دستگاه‌های IGBT دوقطبی، BJT سیلیکون کاربیدی مقاومت کمتری دارد که می‌تواند تلفات هدایت را بیشتر کاهش دهد. پایداری دمای بالا و جریان نشتی کم BJT سیلیکون کاربید از IGBT و MOSFET پیشی گرفته است. علاوه بر این، مقاومت داخلی آن با ضریب دمایی مثبت تغییر می کند، بنابراین می توان آن را به راحتی به صورت موازی برای طراحی منبع تغذیه پرقدرت متصل کرد.

تلفن شرکت: +86-0755-83044319
فکس/فکس: +86-0755-83975897
ایمیل: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 مدیر لی
QQ: 332496225 مدیر کیو
آدرس: اتاق 809، بلوک C، ساختمان فناوری Zhantao، خیابان Minzhi شماره 1079، منطقه جدید Longhua، شنژن

قبلی

مدارهای بافر IGBT که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرند کدامند؟

بعدی

سه دلیل اصلی برای threading threaded