Laporan kajian pasaran Yole Development menunjukkan bahawa sejak kelahiran peranti semikonduktor kuasa silikon, permintaan aplikasi telah mendorong peningkatan suhu simpang, yang kini telah mencapai 150°C.

Dengan kemunculan peranti semikonduktor jurang jalur lebar generasi ketiga (seperti SiC) dan peningkatan kematangan serta pengkomersialan penuhnya, rintangan suhu tinggi yang unik mempercepatkan suhu simpang daripada 150°C semasa kepada 175°C, dan akan memasuki 200°C pada masa hadapan.

Dengan ciri-ciri suhu tinggi yang unik dan kelebihan kehilangan pensuisan rendah SiC, trend peningkatan suhu simpang ini akan mengubah corak reka bentuk sistem kuasa dengan ketara. Aplikasi ketumpatan kuasa tinggi suhu tinggi yang berorientasikan masa depan ini termasuk rangkaian kuasa kenderaan elektrik yang bersepadu secara mendalam, pesawat berbilang elektrik dan semua elektrik dan juga pesawat elektrik, stesen pengecasan storan tenaga mudah alih dan bank kuasa, dan pelbagai aplikasi kuasa di mana penyejukan cecair sangat terhad.

Rangkaian kuasa kenderaan elektrik (motor, kawalan elektronik dan kotak gear) telah beralih ke arah tiga-dalam-satu, tetapi pada masa ini ia hanya disusun secara struktur dan kurang bersepadu. Secara strukturnya, pada masa hadapan, penyepaduan rangkaian kuasa yang mendalam adalah laluan yang tidak dapat dielakkan, kerana ini boleh mengurangkan isipadu kira-kira satu pertiga, berat kira-kira satu pertiga, dan penggunaan dalaman kira-kira satu pertiga, dan boleh mengurangkan jumlah kos sebanyak 2 hingga 4 kali ganda.

Walau bagaimanapun, bahagian kawalan elektronik akan disepadukan rapat dengan motor, dan penyepaduan yang mendalam akan meningkatkan ketumpatan kuasa dengan ketara. Suhu tinggi merupakan cabaran terbesar yang tidak dapat dielakkan.

Aplikasi suhu tinggi yang biasa

Dalam pesawat tradisional, pergerakan mekanikal seperti kemudi ekor, sayap dan gear pendaratan dikawal oleh transmisi hidraulik klasik. Sebagai cecair, minyak hidraulik sangat dipengaruhi oleh persekitaran dan mempunyai kos penyelenggaraan yang tinggi. Pada masa ini, terdapat trend ke arah elektrifikasi separa atau lengkap, yang merupakan konsep pesawat berbilang elektrik dan semua elektrik.

Menggunakan motor elektrik dan bukannya litar minyak hidraulik pada pesawat untuk mencapai operasi mekanikal mempunyai kebolehpercayaan yang tinggi, kebolehjagaan yang kukuh, dan memudahkan reka bentuk sandaran yang berlebihan. Walau bagaimanapun, dilema terbesar ialah motor dan kawalan elektronik pada pesawat tidak dibenarkan dilengkapi dengan penyejukan air, dan hanya boleh bergantung pada penyejukan udara paksa dan penyejukan semula jadi. Oleh itu, untuk merealisasikan reka bentuk kawalan elektronik pesawat berbilang elektrik atau semua elektrik, atau pesawat elektrik, masalah teknikal utama yang perlu diselesaikan terlebih dahulu ialah suhu tinggi.

Di samping itu, dalam banyak senario aplikasi, stesen pengecasan storan tenaga separa mudah alih dan bank kuasa mudah alih sepenuhnya akan mengisi jurang pengecasan tetap dengan berkesan, terutamanya dengan popularisasi kenderaan elektrik secara besar-besaran, ini akan menjadi lebih jelas.

Walau bagaimanapun, untuk aplikasi pengecasan mudah alih jenis ini, mekanisme penyejukan air bukan sahaja akan membawa beban berat dan isipadu tambahan, tetapi yang lebih penting, ia akan menggunakan tenaga elektrik tersimpan yang dibawanya. Oleh itu, penyejukan semula jadi akan menjadi cara terbaik untuk kawalan elektronik, tetapi isu pengurusan haba sistem kawalan elektronik mesti dikendalikan dengan betul.

Selain daripada tiga aplikasi suhu tinggi biasa di atas, dalam banyak aplikasi perindustrian khas di mana penyejukan cecair sangat terhad, sistem kawalan elektronik akan menghadapi cabaran suhu tinggi yang sama. Teknologi kawalan elektrik suhu tinggi adalah kunci untuk merealisasikan aplikasi suhu tinggi di atas. Teknologi pelaksanaan terasnya ialah teknologi pembungkusan suhu tinggi peranti kuasa SiC dan teknologi litar pemacu suhu tinggi yang sepadan.

SiC “Genius”

Bahan SiC dan struktur perantinya mempunyai rintangan suhu tinggi yang wujud, malah boleh menahan suhu 400 hingga 600°C di bawah keadaan vakum. Dalam aplikasi praktikal, untuk mengelakkan pengoksidaan yang disebabkan oleh sentuhan dengan udara, peranti SiC mesti dibungkus, dan jika ia ingin menahan suhu tinggi, ia mesti dibungkus dalam pakej tahan suhu tinggi.

Suhu simpang 150°C kini merupakan piawaian tertinggi dalam industri. Tahap suhu simpang 175°C baru sahaja mula didedahkan. Terdapat pakej separa piawai yang boleh digunakan. Pakej dengan suhu 200°C atau lebih tinggi mempunyai keperluan yang sangat ketat terhadap bahan dan proses pembungkusan, dan mesti disesuaikan mengikut ciri-ciri cip kosong untuk memastikan kekonduksian terma dan keperluan prestasi pelesapan haba.

Penggunaan peranti dan modul kuasa SiC tidak dapat dipisahkan daripada litar pemacu dan cip yang sepadan dengannya. Walau bagaimanapun, kebanyakan cip litar pemacu adalah peranti silikon biasa dan tidak dapat menahan suhu tinggi. Jika ia boleh berfungsi pada suhu tinggi seperti 175°C selama 1,000 jam, ia sudah jarang berlaku.

Di samping itu, rintangan suhu tinggi hanyalah satu aspek masalah tersebut. Apa yang lebih serius ialah konsistensi prestasi peranti pada suhu tinggi. Prestasi peranti silikon biasa menjadi lemah dengan cepat melebihi 70°C, jadi ia tidak boleh digunakan pada suhu tinggi.

Selepas lebih 20 tahun penyelidikan dan pembangunan (R&D) yang inovatif dan pengujian aplikasi, peranti silikon khas SOI Cissoid telah mencapai rintangan suhu tinggi yang cemerlang. Peranti ini boleh beroperasi secara berterusan selama 15 tahun pada suhu 175°C dan mempunyai konsistensi prestasi yang sangat baik merentasi keseluruhan julat suhu. Peranti ini merupakan tonggak yang menyokong aplikasi suhu tinggi SiC.

Menerobos dilema "suhu"

Teknologi semikonduktor silikon khas berasaskan SOI Cissoid secara komprehensif memecahkan dilema suhu peranti semikonduktor silikon dan dengan jelas mengelakkan pengaruh kesan pembawa suhu (kepekatan pembawa intrinsik meningkat apabila suhu meningkat) dan kesan suhu simpang (penghalang simpang berkesan berkurangan apabila suhu meningkat) peranti silikon. Ia bukan sahaja boleh menahan suhu tinggi dan beroperasi untuk masa yang lama, tetapi ia juga boleh mengekalkan konsistensi prestasi yang baik merentasi keseluruhan julat suhu.

Hasilnya, peranti semikonduktor suhu tinggi Cissoid telah lama digemari oleh bidang aeroangkasa dan penerokaan minyak, dan mempunyai hampir 20 tahun sejarah dan pengalaman aplikasi suhu tinggi.

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, dengan populariti peranti kuasa SiC semikonduktor generasi ketiga, Cissoid telah membangunkan cip pemacu dan penyelesaian tahan suhu tinggi untuk MOSFET SiC. Rintangan suhu tinggi yang unik ini membolehkannya diletakkan sedekat mungkin dengan modul kuasa SiC untuk meminimumkan induktans parasit litar pemacu, sekali gus menyekat deringan dengan lebih berkesan dan mencapai kecekapan optimum.

Baru-baru ini, untuk aplikasi pemacu elektrik kuasa dalam kenderaan elektrik dan pesawat elektrik/berbilang elektrik, Cissoid juga melancarkan sistem modul kuasa pintar (IPM) MOSFET 1200V SiC jambatan penuh tiga fasa, yang merupakan siri platform berskala. Sistem ini menggunakan teknologi kehilangan pensuisan rendah untuk menyediakan penyelesaian bersepadu, iaitu IPM.

IPM terdiri daripada litar pemacu get dan modul kuasa silikon karbida tiga fasa. Kerjasama antara kedua-duanya telah dioptimumkan dan diselaraskan untuk memanfaatkan sepenuhnya kelebihan peranti SiC.

Modul CXT-PLA3SA12450AA yang dihasilkan pada masa ini mempunyai suhu simpang yang dinilai sehingga 175°C, dan litar pemacu get boleh beroperasi dalam persekitaran sehingga 125°C. Di samping itu, mengikut keperluan keadaan dan senario aplikasi, tahap suhu operasi boleh dipertingkatkan lagi dengan menggantikan komponen pasif peringkat lebih tinggi dan pembungkusan cip dan modul utama.

Sejak kelahiran peranti semikonduktor silikon, aplikasi suhu tinggi telah menjadi kunci kepada aplikasi mereka.

Teknologi cip silikon SOI khas inovatif Cissoid telah menerajui dalam mencapai kejayaan besar dalam peranti diskret semikonduktor suhu tinggi dan litar bersepadu berskala kecil.

Memandangkan semikonduktor generasi ketiga seperti peranti semikonduktor kuasa SiC menjadi semakin matang dan popular, rintangan suhu tinggi yang wujud dan peranti semikonduktor suhu tinggi Cissoid membentuk padanan yang sangat baik, yang akan mengubah corak reka bentuk sistem kuasa dengan ketara dan menyediakan jurutera reka bentuk dengan ruang baharu untuk pengembangan.

Nota: Artikel ini diterbitkan semula daripada Internet dan menyokong perlindungan hak harta intelek. Sila nyatakan sumber asal dan pengarang semasa mencetak semula. Jika terdapat sebarang pelanggaran, sila hubungi kami untuk memadamkannya.

Nombor telefon syarikat: +86-0755-83044319
Faks/FAKS: +86-0755-83975897
E-mel: 1615456225@qq.com
SQ: 3518641314 Pengurus Li

QQ: 332496225 Pengurus Qiu

Alamat: Bilik 809, Bangunan C, Bangunan Teknologi Zhantao, No. 1079 Minzhi Avenue, Daerah Baharu Longhua, Shenzhen