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Aplicação do SiC na indústria de dispositivos de energia

Em comparação com os dispositivos de silício, os dispositivos de energia de carboneto de silício (SiC) podem efetivamente alcançar alta eficiência, miniaturização e peso leve dos sistemas eletrônicos de potência.A perda de energia dos dispositivos de energia SiC é de apenas 50% dos dispositivos de Si, e a geração de calor é de apenas 50% dos dispositivos de silício, o SiC também possui uma densidade de corrente mais alta.No mesmo nível de potência, o volume dos módulos de potência de SiC é significativamente menor do que o dos módulos de potência de silício.Tomando o módulo de energia inteligente IPM como exemplo, usando dispositivos de energia SiC, o volume do módulo pode ser reduzido para 1/3 a 2/3 dos módulos de energia de silício.

Existem três tipos de diodos de potência SiC: diodos Schottky (SBD), diodos PIN e diodos Schottky controlados por barreira de junção (JBS).Por causa da barreira Schottky, o SBD tem uma altura de barreira de junção mais baixa, então o SBD tem a vantagem de baixa tensão direta.O surgimento do SiC SBD ampliou a faixa de aplicação do SBD de 250V para 1200V.Além disso, suas características em alta temperatura são boas, a corrente de fuga reversa não aumenta da temperatura ambiente para 175°C. No campo de aplicação de retificadores acima de 3kV, os diodos SiC PiN e SiC JBS têm recebido muita atenção devido à sua maior tensão de ruptura , velocidade de comutação mais rápida, tamanho menor e peso mais leve do que os retificadores de silício.

Os dispositivos MOSFET de potência SiC têm resistência de porta ideal, desempenho de comutação de alta velocidade, baixa resistência e alta estabilidade.É o dispositivo preferido no campo de dispositivos de energia abaixo de 300V.Há relatos de que um MOSFET de carbeto de silício com uma tensão de bloqueio de 10kV foi desenvolvido com sucesso.Os pesquisadores acreditam que os MOSFETs SiC ocuparão uma posição vantajosa no campo de 3kV - 5kV.

Transistores Bipolares de Porta Isolada SiC (SiC BJT, SiC IGBT) e Tiristor SiC (Tiristor SiC), dispositivos IGBT tipo SiC P com uma tensão de bloqueio de 12 kV têm boa capacidade de corrente direta.Em comparação com os transistores bipolares de Si, os transistores bipolares de SiC têm perdas de comutação 20-50 vezes menores e queda de tensão de ativação mais baixa.SiC BJT é principalmente dividido em emissor epitaxial BJT e emissor de implantação iônica BJT, o ganho de corrente típico está entre 10-50.