เหตุใดอุปกรณ์ SIC ไม่สามารถแทนที่ IGBT ได้

หน้าแรก ข่าว ข่าวอุตสาหกรรม เหตุใดอุปกรณ์ SIC ไม่สามารถแทนที่ IGBT ได้

2022-03-17 339

เหตุใดอุปกรณ์ SiC จึงไม่สามารถทดแทน IGBT ได้?

กระบวนการผลิตและเทคโนโลยีของอุปกรณ์ซิลิกอนคาร์ไบด์ (SiC) มีการเจริญเติบโตมากขึ้นเรื่อยๆ ปัจจุบันอุปสรรคที่ใหญ่ที่สุดในการส่งเสริมการตลาดคือต้นทุน รวมถึงต้นทุนการวิจัยและพัฒนาและการผลิต และต้นทุนการขับเคลื่อนตัวเก็บประจุและตัวต้านทานในวงจรทั้งหมดหลังจากอุปกรณ์ซิลิกอนคาร์ไบด์เข้ามาแทนที่ IGBT ในแอปพลิเคชัน เว้นแต่ผู้ผลิตจะผลักดันและสามารถลดต้นทุนและปรับปรุงประสิทธิภาพได้จริง ท้ายที่สุดแล้ว การนำสิ่งใหม่ๆ มาใช้จะต้องเสียค่าใช้จ่ายมาก เนื่องจากอิทธิพลของต้นทุนการผลิตและผลผลิตของผลิตภัณฑ์ สาเหตุหลักที่ทำให้ผลิตภัณฑ์ SiC ไม่สามารถเข้าสู่ตลาดได้ในวงกว้างในปัจจุบันคือราคาที่สูง ซึ่งโดยทั่วไปประมาณ 10 เท่าของผลิตภัณฑ์ Si ที่คล้ายคลึงกัน แม้ว่าในอนาคตอุปกรณ์ซิลิกอนคาร์ไบด์ (SiC) จะมาแทนที่ IGBT ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีและการลดต้นทุน และประสิทธิภาพอาจแข็งแกร่งมาก แต่ไม่ใช่แค่ประสิทธิภาพเท่านั้น แต่ยังรวมถึงต้นทุนและความน่าเชื่อถือที่สามารถกลายเป็นกระแสหลักได้อย่างแท้จริง

?ข้อดีของการใช้งานของอุปกรณ์ซิลิกอนคาร์ไบด์นั้นชัดเจน

ประสิทธิภาพสูง ความน่าเชื่อถือสูง: ผลิตภัณฑ์ SiC BJT สามารถบรรลุประสิทธิภาพสูง ความหนาแน่นกระแสสูง และความน่าเชื่อถือสูง และสามารถทำงานได้อย่างราบรื่นที่อุณหภูมิสูง นอกจากนี้ SiC BJT ยังมีความเสถียรต่ออุณหภูมิที่ดีเยี่ยม และลักษณะการทำงานของมันที่อุณหภูมิสูงก็ไม่แตกต่างจากที่อุณหภูมิปกติ ในความเป็นจริง SiC BJT มีข้อได้เปรียบทั้งหมดของ IGBT และแก้ไขปัญหาคอขวดทั้งหมดในการออกแบบ IGBT เนื่องจาก IGBT ขับเคลื่อนด้วยแรงดันไฟฟ้าและ SiC BJT ขับเคลื่อนด้วยกระแสไฟฟ้า วิศวกรออกแบบอาจไม่คุ้นเคยกับการแทนที่ IGBT ด้วย SiC BJT ในตอนแรก แต่ซัพพลายเออร์อุปกรณ์ เช่น Fairchild Semiconductor มักจะจัดเตรียมการออกแบบอ้างอิงเพื่อช่วยให้วิศวกรออกแบบวงจรขับเคลื่อนได้ ด้วยการเปิดตัวชิปไดรเวอร์พิเศษในอนาคต การใช้ SiC BJT จะง่ายขึ้น

การสูญเสียและการลดต้นทุนต่ำ: Vce ของ SiC BJT ลดลง 47%, Eon 60% และ Eoff 67% SiC BJT ให้การสูญเสียการนำไฟฟ้าต่ำที่สุดในตลาด และ Ron มีค่าน้อยกว่า 2.2 มิลลิโอห์มที่อุณหภูมิห้อง SiC BJT สามารถให้การสูญเสียทั้งหมดขั้นต่ำ รวมถึงการสูญเสียไดรเวอร์ด้วย ซิลิคอนคาร์ไบด์ BJT คือสวิตช์ถ่ายโอนกำลัง 1200 โวลต์ที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในประวัติศาสตร์ SiC BJT บรรลุความถี่การสลับที่สูงขึ้น และการสูญเสียการนำและการสลับต่ำกว่า IGBT (30-50%) ดังนั้นจึงสามารถเพิ่มพลังงานเอาต์พุตได้มากถึง 40% ในระบบขนาดเดียวกัน วงจรเพิ่มแรงดัน 2KW จาก 400V ถึง 800V สามารถเข้าถึงความถี่การสลับ 25KHz ได้เท่านั้นเมื่อใช้ซิลิคอน IGBT และต้องใช้ตัวเก็บประจุฟิล์มบางจำนวน XNUMX ตัว อย่างไรก็ตาม เมื่อใช้ SiC BJT ความถี่ในการสลับสามารถเข้าถึง 72KHz และจำเป็นต้องใช้ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มบางเพียงสองตัวเท่านั้น ซึ่งช่วยลดขนาดของตัวระบายความร้อนและตัวเหนี่ยวนำลงหนึ่งในสาม กล่าวคือ สามารถใช้ตัวเหนี่ยวนำที่มีขนาดเล็กลงได้ จึงช่วยประหยัดได้มาก ต้นทุน BOM ทั้งหมดของระบบ

ปรับปรุงความถี่การสลับของแหล่งจ่ายไฟเพื่อให้ได้ความถี่สูง: ข้อเสียที่ใหญ่ที่สุดของ IGBT แบบดั้งเดิมคือความเร็วในการสลับที่ช้าและความถี่การทำงานที่ต่ำ เมื่อปิดเครื่อง หางปัจจุบันจะทำให้เกิดการสูญเสียการปิดเครื่อง ความเร็วในการสลับของ SiC BJT รวดเร็ว และไม่มีการปิด IGBT เป็นตัวหางกระแสไฟ ดังนั้นการสูญเสียการสลับจึงต่ำมาก ภายใต้แรงดันไฟฟ้าที่ทนทานต่อการจัดอันดับเดียวกัน ความต้านทานการเปิดของ SiC BJT จะต่ำกว่า VCE(sat) ของ IGBT ซึ่งสามารถลดการสูญเสียการเปิดของ SiC BJT ได้

การใช้งานที่ดีที่สุดของ SiC BJT คือการออกแบบแหล่งจ่ายไฟที่มีกำลังมากกว่า 3000W แหล่งจ่ายไฟเหล่านี้จำนวนมากใช้ IGBT เป็นอุปกรณ์สวิตชิ่งเพื่อปรับต้นทุนและประสิทธิภาพให้เหมาะสม หากวิศวกรออกแบบเปลี่ยน IGBT เป็น SiC BJT ก็จะสามารถเพิ่มความถี่การสลับของแหล่งจ่ายไฟได้อย่างง่ายดาย ซึ่งจะช่วยลดปริมาณผลิตภัณฑ์และปรับปรุงประสิทธิภาพการแปลง ด้วยการเพิ่มความถี่ การออกแบบจึงสามารถลดจำนวนตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุที่ต้องการโดยวงจรต่อพ่วง ซึ่งช่วยประหยัดค่าใช้จ่าย ในทางกลับกัน ความเร็วในการสวิตชิ่งของ SiC BJT นั้นเร็วมาก และสามารถดำเนินการสวิตชิ่งให้เสร็จสิ้นได้ในเวลาน้อยกว่า 20nS หรือเร็วกว่า MOSFET ด้วยซ้ำ ดังนั้นจึงสามารถใช้เพื่อแทนที่ MOSFET ได้ด้วย เมื่อเปรียบเทียบกับอุปกรณ์ IGBT ไบโพลาร์ ซิลิกอนคาร์ไบด์ BJT จะมีความต้านทานต่ำกว่า ซึ่งสามารถลดการสูญเสียการนำไฟฟ้าได้อีก เสถียรภาพอุณหภูมิสูงและกระแสรั่วไหลต่ำของซิลิกอนคาร์ไบด์ BJT ได้แซงหน้า IGBT และ MOSFET นอกจากนี้ความต้านทานภายในจะเปลี่ยนไปตามค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเชิงบวก จึงสามารถเชื่อมต่อแบบขนานได้อย่างง่ายดายสำหรับการออกแบบแหล่งจ่ายไฟกำลังสูง

โทรศัพท์บริษัท: +86-0755-83044319
แฟกซ์/แฟกซ์:+86-0755-83975897
อีเมล์: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 ผู้จัดการหลี่
QQ: 332496225 ผู้จัดการชิว
ที่อยู่: ห้อง 809 บล็อก C อาคารเทคโนโลยี Zhantao เลขที่ 1079 Minzhi Avenue เขตหลงหัวใหม่ เซินเจิ้น

วงจรบัฟเฟอร์ IGBT ที่ใช้กันทั่วไปคืออะไร?

เหตุผลหลักสามประการในการเธรดเธรด