爱游戏-碳化硅半导体

[导读]无庸置疑，从社会成长的角度，我们必需转向采取可延续的替换方案。日趋加重的天气异常和极地冰盖的不竭缩小，清晰地证实了天气转变影响的日趋加重。但有一个不幸的事实是，解脱化石燃料正被证实极为坚苦，向绿色手艺的改变也带来了一系列手艺挑战。不管是出产要跟上快速扩大的市场程序，仍是新解决方案尽力到达现有系统产出程度，假如我们要让化石燃料成为曩昔，这些困难都必需被降服。 无庸置疑，从社会成长的角度，我们必需转向采取可延续的替换方案。日趋加重的天气异常和极地冰盖的不竭缩小，清晰地证实了天气转变影响的日趋加重。但有一个不幸的事实是，解脱化石燃料正被证实极为坚苦，向绿色手艺的改变也带来了一系列手艺挑战。不管是出产要跟上快速扩大的市场程序，仍是新解决方案尽力到达现有系统产出程度，假如我们要让化石燃料成为曩昔，这些困难都必需被降服。 图 1：半导体对很多新兴绿色科技相当主要 对电动汽车（EV）和太阳能电池板等利用，工程师面对着更多的挑战，由于敏感的电子元件必需在卑劣的情况中延续靠得住地运行。为了进一步鞭策这些可延续解决方案，我们需要在元件层面进行立异，以帮忙提高全部系统的效力，同时供给更强的稳健性。碳化硅（SiC）半导体作为一种可以或许实现这些需要前进的手艺，正敏捷成为人们存眷的核心。 甚么是碳化硅半导体？ 作为第三代半导体手艺的一部门，SiC解决方案具有宽禁带（WBG）特征，并供给了更高程度的机能。与前几代半导体比拟，价带顶部和导带底部之间更年夜的禁带增添了半导体从绝缘到导电所需的能量。比拟之下，第一代和第二代半导体转换所需的能量值在 0.6 eV 至 1.5 eV 之间，而第三代半导体的转换所需的能量值在 2.3 eV 至 3.3 eV 之间。就机能而言，WBG 半导体的击穿电压高十倍，受热能激活的水平也更低。这意味着更高的不变性、更强的靠得住性、经由过程削减功率消耗实现更好的效力和更高的温度上限。 对需要超卓的高功率、高暖和高频任性能的电动汽车和逆变器制造商来讲，SiC 半导体代表着使人兴奋的前景。但现实上，这类机能若何表现，半导体行业又若何做好预备以知足潜伏需求呢？ 用在电动汽车的 SiC 在电动汽车和其配套充电收集中，高机能半导体是AC-DC充电站、DC-DC快速充电桩、机电逆变器系统和汽车高压直流至低压直流变压器的焦点。SiC 半导体将致力在优化这些系统，供给更高的效力、更高的机能上限和更快的开关速度，从而缩短充电时候，更好地操纵电池容量。这可以增添电动汽车的续航里程或缩小电池体积，从而减轻车辆重量和并下降出产本钱，同时提高机能，增进更普遍的普和。 虽然比内燃机驱动的同类产物运行温度低，电动汽车对电力电子器件来讲依然是一个极其严苛的情况，热治理是设计人员必需斟酌的要害身分。对很多初期的硅和绝缘栅双极晶体管 (IGBT) 器件来讲，电动汽车内的运行前提可能会致使其在车辆利用寿命内产生故障。碳化硅解决方案的热极限要高很多，热传导率平均超出跨越 3 倍，是以更轻易将热量传递到四周情况中。这就提高了靠得住性，下降了冷却要求，进一步减轻了重量并消弭了封装方面的挂念。 碳化硅手艺所带来的峰值额定电压和浪涌电容的提高，也为旨在缩短充电时候和减轻汽车重量的制造商供给了撑持。凡是环境下，年夜大都电动汽车根本举措措施的电压规模在 200 V 至 450 V 之间，但汽车制造商正在经由过程将电压规模提高到 800 V 来进一步提高机能。首款实现这一改变的是高端车型保时捷 Taycan ，但愈来愈多的制造商正在效仿现代汽车比来发布的 Ioniq 5，该车今朝采取 800 V 充电电压，并且零售价年夜年夜下降。 但这一改变背后的缘由是甚么呢？800 V 系统具有多种优势，例如充电时候更快、电缆尺寸减小（因为电流更小）和导通消耗削减，所有这些都有助在节流出产本钱并提高机能。今朝，快速充电系统依靠在昂贵的水冷电缆，而这类电缆可以被裁减，同时，在车辆内部，较小规格的电缆可以年夜年夜减轻重量，增添车辆的续航里程。对一些制造商而言，要想取得所需的机能晋升以说服消费者采取电动汽车，就必需将电压晋升到 800 V，但这一成长只有经由过程利用碳化硅半导体才能实现。现有的第二代半导体底子不具有在电动汽车和其充电根本举措措施的卑劣情况中以如斯高电压工作所需的机能和靠得住性。 可延续发电用碳化硅 除电动汽车外，新一代碳化硅半导体的机能还将惠和更多不竭增加的行业。可再生能源正在敏捷扩大，是以依靠在半导体手艺的太阳能/风能发电场逆变器和散布式储能解决方案（ESS）估计将迎来复合年增加率（CAGR）别离为13%和17%的快速增加。（来历：《2022-2026年全球太阳能集中式逆变器市场陈述》） 与电动汽车行业中提高车辆电压近似，SiC 手艺也使太阳能发电场可以或许提高组串电压。现有装配的工作电压凡是在 1000 V 至 1100 V 之间，但采取 SiC 半导体的新型集中逆变器的工作电压可达 1500 V。如许便可以削减组串电缆的尺寸（由于电流更低）和逆变器的数目。由于每台装备都可以撑持更多的太阳能电池板，作为太阳能发电场中一项较年夜的硬件支出，削减逆变器数目和电缆尺寸可显著下降整体项目本钱。 SiC手艺为可再生能源利用带来的益处不但限在撑持更高的电压。例如，安森美（onsemi）的 1200 V EliteSiC M3S MOSFET 与行业领先的竞争敌手比拟，在光伏逆变器等硬开关利用中可削减高达 20% 的功率消耗。假如斟酌到运营范围（仅在欧洲就有 208.9 GW的太阳能发电场），这类节流就会发生相当年夜的影响。(来历：2022-2026 年全球集中式光伏逆变器市场陈述） 便可靠性而言，太阳能发电场和海优势力发电对电气元件而言是极具挑战性的情况，而恰是在这些情况中，碳化硅手艺将再次超出现有解决方案。经由过程撑持更高的温度、电压和功率密度，工程师可以设计出比现有硅解决方案更靠得住、更小、更轻的系统。逆变器的外壳可以缩小，四周的很多电子和热治理元件也能够省去。而碳化硅撑持更高频率运行，可以使用更小的磁体，从而进一步下降了系统本钱、重量和尺寸。 半导体出产面对的挑战 很较着，对电动汽车和可延续能源发电而言，SiC 半导体在几近所有方面都代表着一种前进。利用杰出的碳化硅 MOSFET 和二极管可以提高全部系统的运行效力，同时削减设计方面的斟酌，并在很多环境降落低全部项目标本钱。可是，与任何前驱手艺一样，将会发生庞大的需求。很多电子工程师面对的一个问题是，SiC 制造是不是已做好普遍采取的预备，和跟着数目的增添，出产是不是依然靠得住。 从底子上说，碳化硅面对的首要问题之一是其制备进程。碳化硅在太空中年夜量存在，但在地球上却很是希少。是以，碳化硅需要在石墨电炉中以 1600°C 至 2500°C 的温度将硅砂和碳合成。这一进程会生成碳化硅晶体块，然后需要进一步加工，终究构成碳化硅半导体。每一个出产步调都需要极为严酷的质量节制，以确保终究产物合适严酷的测试尺度。为了包管质量，安森美采取了一种怪异的方式。作为业内独一一家端到端碳化硅制造商，他们把握着从衬底到终究模块的每个出产步调（图 2）。 图 2：安森美的端到端碳化硅出产 在他们的工场中，硅和碳在熔炉中连系，然后经由过程数控机床加工成圆柱形圆盘，再切成薄晶圆片。按照所需的击穿电压，在将晶片切割成单个裸片并封装之前，会发展出特定的外延晶片层（图 3）。经由过程从头至尾节制全部流程，安森美已可以或许建立一个很是有用的出产系统，为日趋增加的碳化硅需求做好预备。 图 3：碳化硅外延晶片层 虽然安森美操纵了其在硅基手艺出产中取得的经验，但要包管终究产物的高质量和稳健性，SiC 材料还面对很多独有的挑战。例如，为了出产出靠得住的终究产物，需要超出为硅手艺设计的现有行业尺度的很多方面。经由过程与年夜学和研究中间的普遍合作，安森美得以肯定碳化硅在各类前提下的特征和靠得住性。研究功效是一套周全的综合方式，可利用在安森美所有的SiC出产工艺中。 碳化硅--当令的准确手艺？ 要使可延续手艺对实际世界发生需要的影响，帮忙我们实现全球天气方针，能效、靠得住性和本钱效益是要害身分。曩昔要找到能同时知足这三个方针的元件级解决方案几近是不成能的，但对很多利用来讲，这恰是SiC手艺所能供给的。固然全球供给欠缺在必然水平上延缓了碳化硅半导体的普和，但很较着，我们此刻将看到该手艺的快速成长。 年夜范围采取SiC仍将面对一些挑战，例如半导体厂商要跟上需求的程序，并确保靠得住性。但经由过程合作和研究（如安森美所展开的研究），业界应能确保连结高尺度并优化制造效力。在摆设方面，主要的是要记住第一代和第二代半导体仍有其用武之地。对一些逻辑IC和射频芯片等利用，SiC 的高机能可能其实不合用，但对电动汽车和太阳能等利用，SiC 手艺将被证实是具变化性的。

欲知详情，请下载word文档 下载文档

近日，有网传视频显示，小米汽车二期工场挖出了古墓。对此，小米团体公关部总司理王化回应称，该动静为假的。

要害字： 电动汽车

为了研究中国新能源汽车，比来日本范围最年夜的出书社“日经BP社”对极氪007进行了具体拆解，并用摄像机全程录相，把拆解和研究进程编写成了一本书，还附带拆解DVD视频资料等一同售卖88万日元（约合人平易近币4.25万元）。

要害字： 电动汽车

在电动汽车(EV)充电范畴，超宽带(UWB)有望为汽车制造商带来庞大的益处，而这仅仅只是最先。浏览全文，领会集成通用的UWB手艺若何供给当下和将来的立异功能。

要害字： 电动汽车 UWB

7月24日，有网友爆料称，浙江省杭州市某租赁公司采办仅2个月的极狐汽车，在行驶途中产生自燃变乱。但是，极狐厂家工作人员达到现场后，做的第一件事既不是灭火救济，也不是排查起火江南体育缘由，而是先盖车衣、拆车标……

要害字： 电动汽车

【2024年7月25日，德国慕尼黑讯】全球功率系统和物联网范畴的半导体带领者英飞凌科技股分公司（FSE代码：IFX / OTCQX代码：IFNNY）与Swoboda配合开辟和发卖用在汽车利用的高机能电传播感器模块。此次合...

要害字： 电动汽车 电传播感器

利用碳化硅和氮化镓来知足电动汽车设计要求，现在已成为增进可延续成长的下一代汽车设计尺度。空气动力学线条或更轻的材料不足以包管电动汽车的效力。为了知足效力和功率密度要求，电力电子设计师必需着眼在新手艺。

要害字： WBG 电动汽车

电动汽车无线充电是一项新兴手艺，也是人类一向胡想的手艺，它让我们可以或许完全改变电动汽车的充电体例。有了它，便可以主动为您的汽车布满电，而无需毗连任何电缆或插座。

要害字： 无线充电 电动汽车