सिलिकॉन कार्बाइड पावर उपकरणों का परिचय

सिलिकॉन कार्बाइड (SiC)बिजली उपकरण सिलिकॉन कार्बाइड सामग्री से बने अर्धचालक उपकरण हैं, जिनका उपयोग मुख्य रूप से उच्च-आवृत्ति, उच्च-तापमान, उच्च-वोल्टेज और उच्च-शक्ति इलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोगों में किया जाता है। पारंपरिक सिलिकॉन (Si)-आधारित बिजली उपकरणों की तुलना में, सिलिकॉन कार्बाइड बिजली उपकरणों में उच्च बैंडगैप चौड़ाई, उच्च क्रिटिकल ब्रेकडाउन विद्युत क्षेत्र, उच्च तापीय चालकता और उच्च संतृप्त इलेक्ट्रॉन बहाव वेग होता है, जो उन्हें क्षेत्र में महान विकास क्षमता और अनुप्रयोग मूल्य प्रदान करता है। पावर इलेक्ट्रॉनिक्स का.

SiC विद्युत उपकरणों के लाभ

1. उच्च बैंडगैप: SiC का बैंडगैप लगभग 3.26eV है, जो सिलिकॉन का तीन गुना है, जो SiC उपकरणों को उच्च तापमान पर स्थिर रूप से काम करने में सक्षम बनाता है और उच्च तापमान वाले वातावरण से आसानी से प्रभावित नहीं होता है।

2. उच्च ब्रेकडाउन विद्युत क्षेत्र: SiC की ब्रेकडाउन विद्युत क्षेत्र की ताकत सिलिकॉन की दस गुना है, जिसका अर्थ है कि SiC उपकरण बिना ब्रेकडाउन के उच्च वोल्टेज का सामना कर सकते हैं, जो उन्हें उच्च-वोल्टेज अनुप्रयोगों के लिए बहुत उपयुक्त बनाता है।

3. उच्च तापीय चालकता: SiC की तापीय चालकता सिलिकॉन की तुलना में तीन गुना अधिक है, जो अधिक कुशल ताप अपव्यय की अनुमति देती है, जिससे बिजली उपकरणों की विश्वसनीयता और जीवन में सुधार होता है।

4. उच्च इलेक्ट्रॉन बहाव वेग: SiC का इलेक्ट्रॉन संतृप्ति बहाव वेग सिलिकॉन से दोगुना है, जो SiC उपकरणों को उच्च आवृत्ति अनुप्रयोगों में बेहतर प्रदर्शन करता है।

सिलिकॉन कार्बाइड बिजली उपकरणों का वर्गीकरण

विभिन्न संरचनाओं और अनुप्रयोगों के अनुसार, सिलिकॉन कार्बाइड बिजली उपकरणों को निम्नलिखित श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है:

1. SiC डायोड: मुख्य रूप से शोट्की डायोड (SBD) और पिन डायोड शामिल हैं। SiC शोट्की डायोड में कम फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप और तेज़ रिकवरी विशेषताएँ होती हैं, जो उच्च-आवृत्ति और उच्च-दक्षता वाले बिजली रूपांतरण अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं।

2. SiC MOSFET: यह एक वोल्टेज-नियंत्रित बिजली उपकरण है जिसमें कम ऑन-प्रतिरोध और तेज़ स्विचिंग विशेषताएं हैं। इसका व्यापक रूप से इनवर्टर, इलेक्ट्रिक वाहन, स्विचिंग बिजली आपूर्ति और अन्य क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है।

3. SiC JFET: इसमें उच्च वोल्टेज झेलने और उच्च स्विचिंग गति की विशेषताएं हैं, जो उच्च-वोल्टेज और उच्च-आवृत्ति बिजली रूपांतरण अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है।

4. SiC IGBT: यह MOSFET के उच्च इनपुट प्रतिबाधा और BJT की निम्न-प्रतिरोध विशेषताओं को जोड़ती है, जो मध्यम और उच्च वोल्टेज बिजली रूपांतरण और मोटर ड्राइव के लिए उपयुक्त है।

सिलिकॉन कार्बाइड विद्युत उपकरणों के अनुप्रयोग

1. इलेक्ट्रिक वाहन (ईवी): इलेक्ट्रिक वाहनों की ड्राइव प्रणाली में, SiC उपकरण मोटर नियंत्रकों और इनवर्टर की दक्षता में काफी सुधार कर सकते हैं, बिजली की हानि को कम कर सकते हैं और ड्राइविंग रेंज को बढ़ा सकते हैं।

2. नवीकरणीय ऊर्जा: सौर और पवन ऊर्जा उत्पादन प्रणालियों में, ऊर्जा रूपांतरण दक्षता में सुधार और सिस्टम लागत को कम करने के लिए इनवर्टर में SiC बिजली उपकरणों का उपयोग किया जाता है।

3. औद्योगिक बिजली आपूर्ति: औद्योगिक बिजली आपूर्ति प्रणालियों में, SiC उपकरण बिजली घनत्व और दक्षता में सुधार कर सकते हैं, मात्रा और वजन कम कर सकते हैं और सिस्टम के प्रदर्शन में सुधार कर सकते हैं।

4. पावर ग्रिड और ट्रांसमिशन और वितरण: हाई-वोल्टेज डायरेक्ट करंट ट्रांसमिशन (एचवीडीसी) और स्मार्ट ग्रिड में, SiC पावर डिवाइस रूपांतरण दक्षता में सुधार कर सकते हैं, ऊर्जा हानि को कम कर सकते हैं और पावर ट्रांसमिशन की विश्वसनीयता और स्थिरता में सुधार कर सकते हैं।

5. एयरोस्पेस: एयरोस्पेस क्षेत्र में, SiC उपकरण उच्च तापमान और उच्च विकिरण वातावरण में स्थिर रूप से काम कर सकते हैं, और उपग्रह और बिजली प्रबंधन जैसे प्रमुख अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं।

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