EV उद्योगात SiC चे फायदे

वाइड-बँडगॅप (WBG) सेमीकंडक्टर सामग्री म्हणून,SiC's विस्तीर्ण ऊर्जा फरक पारंपारिक Si च्या तुलनेत उच्च थर्मल आणि इलेक्ट्रॉनिक गुणधर्म देतो. हे वैशिष्ट्य उर्जा उपकरणांना उच्च तापमान, वारंवारता आणि व्होल्टेजवर ऑपरेट करण्यास सक्षम करते.

SiCइलेक्ट्रिक वाहन ऍप्लिकेशन्स आणि इतर इलेक्ट्रॉनिक आणि इलेक्ट्रिकल उत्पादनांमध्ये ऊर्जा कार्यक्षमता मुख्यतः सामग्रीमुळे आहे. Si च्या तुलनेत, SiC मध्ये खालील वैशिष्ट्ये आहेत:

1. डायलेक्ट्रिक ब्रेकडाउन फील्ड ताकद 10 पट;

2. इलेक्ट्रॉन संपृक्तता गती 2 पट;

3. ऊर्जा बँड अंतराच्या 3 पट;

4. 3 पट जास्त थर्मल चालकता;

थोडक्यात, ऑपरेटिंग व्होल्टेज वाढते म्हणून, चे फायदेSiCअधिक स्पष्ट व्हा. Si च्या तुलनेत, 1200V SiC स्विचेस 600V स्विचपेक्षा अधिक फायदेशीर आहेत. या वैशिष्ट्यामुळे SiC पॉवर स्विचिंग उपकरणांचा व्यापक वापर झाला आहे, ज्यामुळे इलेक्ट्रिक वाहनांची कार्यक्षमता, त्यांची चार्जिंग उपकरणे आणि ऊर्जा पायाभूत सुविधांमध्ये लक्षणीय सुधारणा झाली आहे, ज्यामुळे कार उत्पादक आणि प्रथम श्रेणी पुरवठादारांसाठी SiC ही पहिली पसंती बनली आहे.

परंतु 300V आणि त्यापेक्षा कमी व्होल्टेज वातावरणात,SiCचे फायदे तुलनेने लहान आहेत. या प्रकरणात, आणखी एक वाइड-बँडगॅप सेमीकंडक्टर, गॅलियम नायट्राइड (GaN), अधिक अनुप्रयोग क्षमता असू शकते.

श्रेणी आणि कार्यक्षमता

चा मुख्य फरकSiCSi च्या तुलनेत त्याची उच्च प्रणाली-स्तरीय कार्यक्षमता आहे, जी SiC ची अधिक उर्जा घनता, कमी उर्जा नुकसान, उच्च ऑपरेटिंग वारंवारता आणि उच्च ऑपरेटिंग तापमान यामुळे आहे. याचा अर्थ एका चार्जवर उच्च ड्रायव्हिंग रेंज, लहान बॅटरी आकार आणि जलद ऑन-बोर्ड चार्जर (OBC) चार्जिंग वेळा.

इलेक्ट्रिक वाहनांच्या जगात, सर्वात मोठ्या संधींपैकी एक म्हणजे इलेक्ट्रिक ड्राईव्हट्रेनसाठी ट्रॅक्शन इनव्हर्टरमध्ये आहे जे गॅसोलीन इंजिनला पर्याय आहेत. जेव्हा डायरेक्ट करंट (DC) इन्व्हर्टरमध्ये वाहतो, तेव्हा रूपांतरित अल्टरनेटिंग करंट (AC) मोटर चालवण्यास मदत करते, चाकांना आणि इतर इलेक्ट्रॉनिक घटकांना शक्ती देते. विद्यमान Si स्विच तंत्रज्ञान प्रगत सह बदलत आहेSiC चिप्सइन्व्हर्टरमधील ऊर्जेचे नुकसान कमी करते आणि वाहनांना अतिरिक्त श्रेणी प्रदान करण्यास सक्षम करते.

म्हणून, जेव्हा फॉर्म फॅक्टर, इन्व्हर्टरचा आकार किंवा DC-DC मॉड्यूल, कार्यक्षमता आणि विश्वासार्हता यासारखी वैशिष्ट्ये मुख्य बाबी बनतात तेव्हा SiC MOSFET एक आकर्षक व्यावसायिक घटक बनतो. डिझाईन अभियंत्यांकडे आता विविध प्रकारच्या अंतिम अनुप्रयोगांसाठी लहान, हलके आणि अधिक ऊर्जा-कार्यक्षम उर्जा समाधाने आहेत. उदाहरणार्थ टेस्ला घ्या. कंपनीच्या इलेक्ट्रिक वाहनांच्या मागील पिढ्या Si IGBT वापरत असताना, मानक सेडान मार्केटच्या वाढीमुळे त्यांना मॉडेल 3 मध्ये SiC MOSFET स्वीकारण्यास प्रवृत्त केले, एक उद्योग.

शक्ती हा मुख्य घटक आहे

SiCच्या भौतिक गुणधर्मांमुळे ते उच्च तापमान, उच्च प्रवाह आणि उच्च थर्मल चालकता असलेल्या उच्च-शक्तीच्या अनुप्रयोगांसाठी प्रथम पसंती देतात. कारण SiC उपकरणे उच्च उर्जा घनतेवर कार्य करू शकतात, ते इलेक्ट्रिक वाहन इलेक्ट्रॉनिक आणि इलेक्ट्रिकल सिस्टमसाठी लहान स्वरूपाचे घटक सक्षम करू शकतात. Goldman Sachs च्या मते, SiC च्या विलक्षण कार्यक्षमतेमुळे इलेक्ट्रिक वाहनांचे उत्पादन आणि मालकी खर्च प्रति वाहन सुमारे $2,000 कमी होऊ शकते.

काही इलेक्ट्रिक वाहनांमध्ये बॅटरीची क्षमता आधीच जवळपास 100kWh पर्यंत पोहोचली आहे, आणि उच्च श्रेणी प्राप्त करण्यासाठी सतत वाढ करण्याच्या योजना, भविष्यातील पिढ्यांनी त्याच्या अतिरिक्त कार्यक्षमतेसाठी आणि उच्च शक्ती हाताळण्याच्या क्षमतेसाठी SiC वर जास्त अवलंबून राहण्याची अपेक्षा आहे. दुसरीकडे, दोन-दरवाजा एंट्री-लेव्हल इलेक्ट्रिक वाहने, PHEV, किंवा 20kWh किंवा त्याहून लहान बॅटरी आकार वापरणारी लाईट-ड्युटी इलेक्ट्रिक वाहने यासारख्या लोअर-पॉवर वाहनांसाठी, Si IGBT हा अधिक किफायतशीर उपाय आहे.

उच्च-व्होल्टेज ऑपरेटिंग वातावरणात वीज हानी आणि कार्बन उत्सर्जन कमी करण्यासाठी, उद्योग इतर सामग्रीच्या तुलनेत SiC चा वापर वाढवत आहे. खरं तर, अनेक इलेक्ट्रिक वाहन वापरकर्त्यांनी त्यांचे मूळ Si सोल्यूशन्स नवीन SiC स्विचसह बदलले आहेत, जे सिस्टीम स्तरावर SiC तंत्रज्ञानाच्या स्पष्ट फायद्यांची पुष्टी करतात.