半導体の炭化シリコン

2025-01-16

(SIC製品製造された半導体で使用されます Wintrustek)

炭化シリコン、またはsic、完全にシリコンと炭素で作られた半導体ベース材料です。 SICは、N型半導体を作成するためにリンまたは窒素をドープして、またはベリリウム、ホウ素、アルミニウム、またはガリウムを作成して、P型半導体を作成できます。

利点

高い電流密度が高い
高い熱伝導率の120〜270 W/mk
低4.0x10^-6/°C熱膨張係数

炭化シリコン特にSICのよりよく知られている親relativeであるシリコンとは対照的に、これらの3つの特性により、例外的な電気伝導率があります。そのユニークなプロパティのために、 sic高温、高電流、高熱伝導率を必要とする高出力用途向けの非常に望ましい材料です。

sic半導体事業の主要な力として浮上し、電力モジュール、Schottkyダイオード、MOSFETに電力を供給して、高効率で高出力アプリケーションで使用しています。 SICは10kVを超える電圧しきい値を許可しますが、通常は900Vの破壊電圧に制限されているシリコンモスフェットよりも高価です。

さらに、sic高い動作周波数を処理でき、非常に低いスイッチング損失を抱えているため、特に600ボルトを超える電圧で動作するアプリケーションでは、現在比類のない効率に到達できます。 SICデバイスは、サイズを300％、システムの合計コストを20％削減でき、コンバーターとインバーターシステムの損失は適切に使用すると50％を超えます。この合計システムサイズが減少するため、SICは、重量とスペースが重要なアプリケーションで非常に役立ちます。

応用

ソーラー産業

効率とコストの削減も、SIC対応インバーターの変更によって大きな影響を受けます。シリコン炭化物がソーラーインバーターで使用される場合、システムのスイッチング周波数はシリコン標準と比較して2〜3回増加します。スイッチング周波数のこの増加により、回路の磁気を減らすことができ、大量のスペースとお金を節約できます。その結果、炭化シリコンに基づくインバーターの設計は、シリコンに基づくもののほぼ半分と重いものになる可能性があります。 SICの強い耐久性と窒化ガリウムなどの他の材料に対する信頼性は、ソーラーの専門家とメーカーがそれを採用することを推進するもう1つの理由です。炭化シリコンは信頼できるため、太陽系は10年以上継続的に走るために必要な持続的な寿命に到達することができます。

EV使用

EVおよびEV充電システム業界は、SIC半導体にとって最大の成長分野の1つです。車両の観点から見ると、SICはモータードライブに最適なオプションです。これには、電車や道路を移動するEVが含まれます。

sicその信頼性とパフォーマンスにより、モータードライブ電源システムに最適なオプションです。さらに、SICを使用すると、システムのサイズと重量を減らすことができます。これは、パフォーマンスとサイズの比率が高く、SICベースのシステムが頻繁に必要な全体的なコンポーネントを使用する必要があるため、EV効率の重要な要素です。

EVバッテリー充電システムでのSICの適用も拡大しています。バッテリーを充電するのにかかる時間は、EV採用の主な障害の1つです。製造業者は今回は短縮する方法を探していますが、SICは多くの場合解決策です。オフボード充電ソリューションでのSICパワーコンポーネントの利用により、EV充電ステーションメーカーは、SICの高電力供給機能と高速スイッチング速度を活用することにより、充電パフォーマンスを最適化できます。

途切れやすい電源とデータセンター

データセンターの役割は、あらゆる規模と業界の企業にとってますます重要になっています彼らがデジタル変換を受けるとき。

sicパフォーマンスを損なうことなく冷たく動作する可能性があり、熱効率が高かった。さらに、SICコンポーネントを使用するデータセンターは、電力密度の増加により、より多くの機器をフットプリントに収容する場合があります。

停電が発生した場合でもシステムを保証するのに役立つ中断性電源（UPS）は、これらのデータセンターの追加機能です。 SICは、その信頼性、有効性、およびクリーンパワーを最小限の損失で提供する能力のために、UPSシステムの場所を見つけました。 UPSがDC電力をAC電源に変換すると、損失が発生します。これらの損失は、UPSがバックアップパワーを供給できる時間を短縮します。 SICは、これらの損失を減らし、UPS能力を高めることに貢献しています。スペースが限られている場合、電力密度が高いUPSシステムは、より多くのスペースを占有することなく、より良く動作する可能性があります。これは重要です。

結論として、sicアプリケーションが拡大するにつれて、長年にわたって半導体設計の重要なコンポーネントになるでしょう。