Уводзіны
Тэхналогія электраэнергіі з'яўляецца краевугольным каменем сучасных электронных прылад, і па меры прасоўвання тэхналогій попыт на паляпшэнне прадукцыйнасці сістэмы харчавання працягвае расці. У гэтым кантэксце выбар паўправадніковых матэрыялаў становіцца вырашальным. У той час як традыцыйныя паўправаднікі (SI) (SI) па-ранейшаму шырока выкарыстоўваюцца, новыя матэрыялы, такія як нітрыд галію (GAN) і карбід крэмнію (SIC), усё часцей набываюць вядомасць у высокапрадукцыйных тэхналогіях магутнасці. У гэтым артыкуле будзе вывучацца адрозненні паміж гэтымі трыма матэрыяламі ў тэхналогіі электраэнергіі, іх сцэнарыі прымянення і сучасныя тэндэнцыі рынку, каб зразумець, чаму GAN і SIC становяцца неабходнымі ў будучых сістэмах электраэнергіі.
1. Крэмній (SI) - традыцыйны сілавы паўправадніковы матэрыял
1.1 Характарыстыка і перавагі
Крэмній - гэта піянерскі матэрыял у полі паўправаднікоў Power з дзесяцігоддзямі прымянення ў галіне электронікі. Прылады на аснове SI маюць спелыя вытворчыя працэсы і шырокую базу прыкладанняў, якія прапануюць такія перавагі, як нізкі кошт і добра зарэкамендавалі сябе ланцужок паставак. Прылады крэмнію праяўляюць добрую электраправоднасць, робячы іх прыдатнымі для розных прыкладанняў электраэнергетыкі: ад спажывецкай электронікі з нізкай магутнасцю да прамысловых сістэм высокай магутнасці.
1.2 Абмежаванні
Аднак па меры павелічэння попыту на павышэнне эфектыўнасці і прадукцыйнасці ў сістэмах электраэнергіі, абмежаванні крэмніевых прылад становяцца відавочнымі. Па-першае, крэмній дрэнна працуе ў высокачашчынных і высокатэмпературных умовах, што прыводзіць да павелічэння страт энергіі і зніжэння эфектыўнасці сістэмы. Акрамя таго, меншая цеплаправоднасць крэмнію робіць цеплавое кіраванне складанымі ў высокамаштабных прыкладаннях, што ўплывае на надзейнасць сістэмы і тэрмін службы.
1.3 Зоны прымянення
Нягледзячы на гэтыя праблемы, крэмніевыя прылады застаюцца дамінуючымі ў многіх традыцыйных прыкладаннях, асабліва ў залежнасці ад эканамічных спажывецкіх электронікі і прыкладання з нізкай і сярэдняй магутнасцю, такіх як пераўтваральнікі AC DC, DC-DC, пераўтваральнікі, бытавыя прыборы і прылады для персанальных вылічэнняў.
2. Галій нітрыд (GAN)-новы высокапрадукцыйны матэрыял
2.1 Характарыстыка і перавагі
Нітрыд галія - гэта шырокая паласапаўправадніковыМатэрыял, які характарызуецца высокім полем разбору, высокай мабільнасцю электронаў і нізкай рэзістэнтнасцю. У параўнанні з крэмніем, прылады GAN могуць працаваць на больш высокіх частотах, значна памяншаючы памер пасіўных кампанентаў у электразабеспячэння і павелічэнне шчыльнасці магутнасці. Больш за тое, прылады GAN могуць значна павысіць эфектыўнасць сістэмы харчавання з-за іх нізкай праводнасці і пераключэння страт, асабліва ў сярэдняй да нізкай магутнасці, высокачашчынных прыкладанняў.
2.2 Абмежаванні
Нягледзячы на значныя перавагі прадукцыйнасці GAN, яго вытворчыя выдаткі застаюцца адносна высокімі, што абмяжоўвае яго выкарыстанне да высокакласных прыкладанняў, дзе эфектыўнасць і памер маюць вырашальнае значэнне. Акрамя таго, тэхналогія GAN па-ранейшаму знаходзіцца ў адносна ранняй стадыі развіцця, з доўгатэрміновай надзейнасцю і сталасцю масавай вытворчасці, якая патрабуе далейшай праверкі.
2.3 Зоны прымянення
Характарыстыкі высокачашчынных і высокаэфектыўных прылад GAN прывялі да іх прыняцця ў многіх новых галінах, у тым ліку хуткага зарадных прылад, 5G камунікацыйных блокаў, эфектыўных інвертараў і аэракасмічнай электронікі. Па меры памяншэння і выдаткаў на тэхналогіі, як чакаецца, GAN будзе гуляць больш прыкметную ролю ў больш шырокім спектры прыкладанняў.
3. Крабід крэмнію (sic)-пераважны матэрыял для высокакваліфікацыйных прыкладанняў
3.1 Характарыстыкі і перавагі
Карбід крэмнію - яшчэ адзін шырокі паўправадніковы матэрыял з значна больш высокім полем, цеплаправоднасці і хуткасці насычэння электронаў, чым крэмній. Прылады SIC Excel у высокіх напружаннях і высокай магутнасці, асабліва ў электрамабілях (EVS) і прамысловых інвертарах. Дапушчальнасць высокай напружання SIC і нізкія страты пераключэння робяць яго ідэальным выбарам для эфектыўнай пераўтварэння магутнасці і аптымізацыі шчыльнасці магутнасці.
3.2 Абмежаванні
Падобна да GAN, прылады SIC дарагія для вырабу са складанымі вытворчымі працэсамі. Гэта абмяжоўвае іх выкарыстанне для высокакаштоўных прыкладанняў, такіх як электрастанцыйныя сістэмы EV, сістэмы аднаўляльных крыніц энергіі, пераўтваральнікі высокага напружання і смарт-сеткавае абсталяванне.
3.3 Зоны прымянення
Эфектыўныя і высокаклетовыя характарыстыкі SIC робяць яго шырока прыдатным у прыладах электраэнергетыкі, якія працуюць у высокамаштабных, высокатэмпературных умовах, такіх як EV Interverters і зарадныя прылады, сонечныя інвертары, ветру і шмат іншага. Па меры росту попыту на рынак і развіцця тэхналогій прымяненне прылад SIC у гэтых галінах будзе працягваць пашырацца.
4. Аналіз тэндэнцый рынку
4.1 Хуткі рост рынкаў GAN і SIC
У цяперашні час рынак энергетычнай тэхналогіі праходзіць трансфармацыю, паступова пераходзіць ад традыцыйных крэмніевых прылад на прылады GAN і SIC. Згодна з справаздачамі аб даследаванні рынку, рынак прылад GAN і SIC хутка пашыраецца і, як чакаецца, працягне сваю траекторыю высокага росту ў бліжэйшыя гады. Гэтая тэндэнцыя ў першую чаргу абумоўлена некалькімі фактарамі:
. Прылады SIC, дзякуючы іх цудоўнай прадукцыйнасці ў высокакваліфікацыйных прыкладаннях, сталі пераважным выбарам дляEV Power Systems.
- ** Распрацоўка аднаўляльных крыніц энергіі **: Сістэмы генерацыі аднаўляльных крыніц энергіі, такія як сонечная і ветравая энергія, патрабуюць эфектыўных тэхналогій пераўтварэння магутнасці. Прылады SIC, з іх высокай эфектыўнасцю і надзейнасцю, шырока выкарыстоўваюцца ў гэтых сістэмах.
.
4.2 Чаму выбіраюць ган і sic
Шырокая ўвага да GAN і SIC звязана ў першую чаргу з іх найвышэйшай прадукцыйнасці над крэмніевымі прыладамі ў пэўных дадатках.
-** Больш высокая эфектыўнасць **: прылады GAN і SIC Excel у высокачашчынных і высокіх напружаннях, значна зніжаючы страты энергіі і павышаючы эфектыўнасць сістэмы. Гэта асабліва важна ў электрамабілях, аднаўляльных крыніцах энергіі і высокапрадукцыйнай бытавой электронікі.
- ** Меншы памер **: Паколькі прылады GAN і SIC могуць працаваць на больш высокіх частотах, дызайнеры электраэнергіі могуць паменшыць памер пасіўных кампанентаў, тым самым скарачаючы агульны памер сістэмы харчавання. Гэта мае вырашальнае значэнне для прыкладанняў, якія патрабуюць мініяцюрызацыі і лёгкіх дызайнаў, такіх як бытавая электроніка і аэракасмічная абсталяванне.
-** Падвышаная надзейнасць **: Прылады SIC дэманструюць выключную цеплавую ўстойлівасць і надзейнасць у высокатэмпературных, высокавольтных асяроддзях, зніжаючы патрэбу ў астуджэнні і пашырэнні жыцця прылад.
5. Выснова
У эвалюцыі сучасных тэхналогій электраэнергіі выбар паўправадніковага матэрыялу непасрэдна ўплывае на прадукцыйнасць сістэмы і патэнцыял прымянення. У той час як Silicon па-ранейшаму дамінуе на традыцыйным рынку прыкладанняў харчавання, тэхналогіі GAN і SIC імкліва становяцца ідэальным выбарам для эфектыўных, высокіх шчыльнасці і высокаацэнкі сілавых сістэм па меры таго, як яны саспелі.
Gan хутка пранікае ў спажыўцаэлектронікаі сектары сувязі з-за яго высокачашчынных і высокаэфектыўных характарыстык, у той час як SIC, з яго унікальнымі перавагамі ў высокіх напружаннях, высокапрадукцыйных прыкладаннях становіцца ключавым матэрыялам у электрамабілях і сістэмах аднаўляльных крыніц энергіі. Па меры зніжэння выдаткаў і дасягненняў тэхналогій, GAN і SIC павінны замяніць крэмніевыя прылады ў больш шырокім спектры прыкладанняў, увядуючы тэхналогіі электраэнергіі ў новую фазу развіцця.
Гэтая рэвалюцыя, якую ўзначальвае Gan і SIC, не толькі змяніць спосаб распрацавання электраэнергіі, але і глыбока паўплываць на некалькі галін: ад спажывецкай электронікі да кіравання энергіяй, падштурхоўваючы іх да павышэння эфектыўнасці і больш экалагічна чыстых напрамкаў.
Час паведамлення: 28 жніўня 2014 г.