การประยุกต์ใช้ผงซิลิกอนคาร์ไบด์ในอุปกรณ์พลังงานยานยนต์พลังงานใหม่

1. ความหนาแน่นของพลังงานสูง ลดปริมาณพลังงานโมดูล

เนื่องจากอุปกรณ์ซิลิกอนคาร์ไบด์มีความหนาแน่นของกระแสไฟฟ้าสูงกว่าอุปกรณ์ซิลิกอน ภายใต้ระดับพลังงานเดียวกัน ปริมาตรของโมดูลพลังงานซิลิกอนคาร์ไบด์มีขนาดเล็กกว่าโมดูล IGBT ที่ใช้ซิลิกอนอย่างเห็นได้ชัด ช่างเทคนิคได้แสดงความคาดหวังต่อ SiC ต่อสาธารณะในการบรรยาย และเขาเน้นย้ำว่าข้อดีอย่างหนึ่งของอุปกรณ์พลังงานซิลิกอนคาร์ไบด์คือการทำให้โมดูลพลังงานมีขนาดเล็กลง โดยใช้ IPM เป็นตัวอย่าง คาดว่าปริมาตรของโมดูลพลังงานซิลิกอนคาร์ไบด์สามารถลดลงเหลือ 2/3-1/3 ของโมดูลพลังงานซิลิกอน

2. การสูญเสียพลังงานต่ำ ปรับปรุงประสิทธิภาพระบบหรือความถี่ในการทำงาน

การปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานถือเป็นปัญหาใหญ่สำหรับผู้ผลิตหลายราย อุปกรณ์ซิลิกอนคาร์ไบด์มีคุณสมบัติในการปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานของอุปกรณ์ได้อย่างมาก โมดูลพลังงาน SiC ลดการสูญเสียการสลับได้มากถึง 85% เมื่อเทียบกับโมดูลพลังงานที่ใช้ IGBT ที่ทำจากซิลิกอน

นอกจากนี้ ยังสามารถทำการเปลี่ยนความถี่ได้สูงถึงมากกว่า 100kHz และสามารถเพิ่มความถี่ในการสลับได้มากกว่าโมดูล IGBT ที่ใช้ซิลิกอนถึง 10 เท่า การเพิ่มความถี่ในการสลับช่วยลดขนาดและต้นทุนของส่วนประกอบต่อพ่วง เช่น ตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุได้อย่างมาก

3. เสถียรภาพอุณหภูมิสูงที่ดี ลดปริมาณและต้นทุนของหม้อน้ำได้อย่างมาก

เนื่องจากการสูญเสียพลังงานของอุปกรณ์ผงซิลิกอนคาร์ไบด์มีเพียงครึ่งเดียวของอุปกรณ์ซิลิกอน การเกิดความร้อนจึงมีเพียงครึ่งเดียวของอุปกรณ์ซิลิกอน นอกจากนี้ อุปกรณ์ซิลิกอนคาร์ไบด์ยังมีเสถียรภาพอุณหภูมิสูงที่ยอดเยี่ยม ดังนั้นการบำบัดความร้อนจึงดำเนินการได้ง่ายขึ้น ไม่เพียงแต่ลดแผ่นระบายความร้อนได้อย่างมากเท่านั้น แต่ยังรวมอินเวอร์เตอร์และมอเตอร์เข้าด้วยกันอีกด้วย

ปัจจุบันรถยนต์ไฟฟ้าส่วนใหญ่มีระบบระบายความร้อนด้วยน้ำ 2 ชุด ชุดหนึ่งเป็นระบบระบายความร้อนของมอเตอร์ และอีกชุดเป็นระบบระบายความร้อนสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เช่น อินเวอร์เตอร์ โดยการผสานอินเวอร์เตอร์และมอเตอร์เข้าด้วยกันโดยใช้เครื่องมือซิลิกอนคาร์ไบด์ สามารถลดระยะการเดินสายระหว่างอินเวอร์เตอร์และมอเตอร์ได้ และสามารถผสานระบบระบายความร้อนด้วยน้ำที่จำเป็นสำหรับอินเวอร์เตอร์และมอเตอร์ก่อนหน้านี้ได้ ทำให้น้ำหนักเบาและปริมาตรลดลงอย่างมาก

ด้วยเหตุผลเหล่านี้ อุปกรณ์ SiC จึงถูกมองว่าเป็น “ส่วนประกอบสำคัญในยุคที่ต้องปกป้องสิ่งแวดล้อมอย่างเข้มงวด” เซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้า SiC กลายมาเป็นคำพ้องความหมายกับการประหยัดพลังงาน ประสิทธิภาพสูง และการปกป้องสิ่งแวดล้อม ด้วยเหตุนี้ อุตสาหกรรมยานยนต์จึงคาดหวังอย่างเร่งด่วนต่อ SiC และรถยนต์ก็กล่าวว่า “SiC มีความสำคัญเท่ากับเครื่องยนต์เบนซิน”