ईवी उद्योग में SiC के लाभ

वाइड-बैंडगैप (डब्ल्यूबीजी) अर्धचालक सामग्री के रूप में,सिक'व्यापक ऊर्जा अंतर इसे पारंपरिक सी की तुलना में उच्च तापीय और इलेक्ट्रॉनिक गुण प्रदान करता है। यह सुविधा बिजली उपकरणों को उच्च तापमान, आवृत्तियों और वोल्टेज पर संचालित करने में सक्षम बनाती है।

सिकइलेक्ट्रिक वाहन अनुप्रयोगों और अन्य इलेक्ट्रॉनिक और इलेक्ट्रिकल उत्पादों में ऊर्जा दक्षता काफी हद तक सामग्री के कारण ही है। Si की तुलना में, SiC में निम्नलिखित विशेषताएं हैं:

1. ढांकता हुआ ब्रेकडाउन क्षेत्र की ताकत का 10 गुना;

2. इलेक्ट्रॉन संतृप्ति गति का 2 गुना;

3. ऊर्जा बैंड गैप का 3 गुना;

4. 3 गुना अधिक तापीय चालकता;

संक्षेप में, जैसे-जैसे ऑपरेटिंग वोल्टेज बढ़ता है, इसके फायदेसिकऔर अधिक स्पष्ट हो जाओ. Si की तुलना में, 1200V SiC स्विच 600V स्विच की तुलना में अधिक लाभप्रद हैं। इस विशेषता ने SiC पावर स्विचिंग उपकरणों के व्यापक अनुप्रयोग को जन्म दिया है, जिससे इलेक्ट्रिक वाहनों, उनके चार्जिंग उपकरण और ऊर्जा बुनियादी ढांचे की दक्षता में काफी सुधार हुआ है, जिससे SiC कार निर्माताओं और प्रथम श्रेणी के आपूर्तिकर्ताओं के लिए पहली पसंद बन गई है।

लेकिन 300V और उससे नीचे के कम वोल्टेज वाले वातावरण में,सिकके लाभ अपेक्षाकृत छोटे हैं। इस मामले में, एक अन्य वाइड-बैंडगैप सेमीकंडक्टर, गैलियम नाइट्राइड (GaN) में अधिक अनुप्रयोग क्षमता हो सकती है।

रेंज और दक्षता

का एक महत्वपूर्ण अंतरसिकSi की तुलना में इसकी उच्च सिस्टम-स्तरीय दक्षता है, जो SiC के अधिक बिजली घनत्व, कम बिजली हानि, उच्च ऑपरेटिंग आवृत्ति और उच्च ऑपरेटिंग तापमान के कारण है। इसका मतलब है एक बार चार्ज करने पर अधिक ड्राइविंग रेंज, छोटे बैटरी आकार और तेज ऑन-बोर्ड चार्जर (ओबीसी) चार्जिंग समय।

इलेक्ट्रिक वाहनों की दुनिया में, सबसे बड़े अवसरों में से एक इलेक्ट्रिक ड्राइवट्रेन के लिए ट्रैक्शन इनवर्टर में निहित है जो गैसोलीन इंजन के विकल्प हैं। जब डायरेक्ट करंट (डीसी) इन्वर्टर में प्रवाहित होता है, तो परिवर्तित प्रत्यावर्ती धारा (एसी) मोटर को चलाने में मदद करती है, जिससे पहियों और अन्य इलेक्ट्रॉनिक घटकों को शक्ति मिलती है। मौजूदा सी स्विच तकनीक को उन्नत तकनीक से बदलनासिक चिप्सइन्वर्टर में ऊर्जा हानि को कम करता है और वाहनों को अतिरिक्त रेंज प्रदान करने में सक्षम बनाता है।

इसलिए, जब फॉर्म फैक्टर, इन्वर्टर या डीसी-डीसी मॉड्यूल का आकार, दक्षता और विश्वसनीयता जैसी विशेषताएं प्रमुख विचार बन जाती हैं, तो SiC MOSFET एक आकर्षक व्यावसायिक कारक बन जाता है। डिज़ाइन इंजीनियरों के पास अब विभिन्न प्रकार के अंतिम अनुप्रयोगों के लिए छोटे, हल्के और अधिक ऊर्जा-कुशल बिजली समाधान हैं। उदाहरण के लिए टेस्ला को लें। जबकि कंपनी की पिछली पीढ़ी के इलेक्ट्रिक वाहनों में Si IGBT का उपयोग किया गया था, मानक सेडान बाजार के उदय ने उन्हें उद्योग में पहली बार मॉडल 3 में SiC MOSFET को अपनाने के लिए प्रेरित किया।

शक्ति प्रमुख कारक है

सिकइसके भौतिक गुण इसे उच्च तापमान, उच्च धाराओं और उच्च तापीय चालकता वाले उच्च-शक्ति अनुप्रयोगों के लिए पहली पसंद बनाते हैं। क्योंकि SiC उपकरण उच्च शक्ति घनत्व पर काम कर सकते हैं, यह इलेक्ट्रिक वाहन इलेक्ट्रॉनिक और इलेक्ट्रिकल सिस्टम के लिए छोटे फॉर्म कारकों को सक्षम कर सकते हैं। गोल्डमैन सैक्स के अनुसार, SiC की असाधारण दक्षता इलेक्ट्रिक वाहनों की विनिर्माण और स्वामित्व लागत को लगभग 2,000 डॉलर प्रति वाहन तक कम कर सकती है।

कुछ इलेक्ट्रिक वाहनों में बैटरी क्षमता पहले से ही लगभग 100kWh तक पहुंच गई है, और उच्च रेंज हासिल करने के लिए निरंतर वृद्धि की योजना है, भविष्य की पीढ़ियों को इसकी अतिरिक्त दक्षता और उच्च शक्ति को संभालने की क्षमता के लिए SiC पर बहुत अधिक भरोसा करने की उम्मीद है। दूसरी ओर, कम-शक्ति वाले वाहनों जैसे कि दो-दरवाजे वाले प्रवेश-स्तर के इलेक्ट्रिक वाहन, PHEV, या 20kWh या छोटे बैटरी आकार का उपयोग करने वाले हल्के-ड्यूटी इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए, Si IGBT एक अधिक किफायती समाधान है।

उच्च-वोल्टेज ऑपरेटिंग वातावरण में बिजली के नुकसान और कार्बन उत्सर्जन को कम करने के लिए, उद्योग अन्य सामग्रियों की तुलना में SiC के उपयोग का तेजी से समर्थन कर रहा है। वास्तव में, कई इलेक्ट्रिक वाहन उपयोगकर्ताओं ने अपने मूल Si समाधानों को नए SiC स्विचों से बदल दिया है, जो सिस्टम स्तर पर SiC प्रौद्योगिकी के स्पष्ट लाभों को और अधिक मान्य करता है।