Skip to main content

Article Category

Article available in the folowing languages:

Zastosowanie węgliku krzemu w elektronice wysokotemperaturowej

Pojawienie się półprzewodnikowych urządzeń zasilających opartych na węgliku krzemu (SiC) umożliwiło znaczne zwiększenie wydajności wysokonapięciowych urządzeń elektronicznych. Pionierskie badania w ramach projektu ATHIS wykazały ich wyższość w porównaniu z urządzeniami opartymi na krzemie (Si).

Energia

Znaczny postęp w dziedzinie wysokotemperaturowych układów elektronicznych opartych na krzemie (Si) miał duży wpływ na wiele ważnych sektorów przemysłu. W branży ropy naftowej i gazu wzrasta jego znaczenie ze względu na zastosowanie do przedłużania życia zbiorników węglowodorów przez zwiększenie wydajności ekstrakcji i w ten sposób zmniejszenie kosztu przypadającego na baryłkę ropy. W branży lotniczej i motoryzacyjnej głównym bodźcem rozwoju technologii było przesunięcie w kierunku większej mocy i działania w wyższych temperaturach. Jednak urządzenia oparte na krzemie (Si) nie były w stanie spełnić rosnących wymagań dotyczących zdolności blokowania dużego natężenia i wysokiego napięcia prądu, a także związanych z coraz wyższą temperaturą. W ramach projektu ATHIS węglik krzemu (SiC) określono jako materiał mogący zastąpić krzem (Si) z powodu lepszych właściwości elektrycznych i cieplnych. Partnerzy projektu w ośrodku Centro Nacional de Microelectronica w Hiszpanii ocenili doświadczalnie wydajność najbardziej zaawansowanych urządzeń zasilających wykorzystujących SiC, czyli opartych na węgliku krzemu diod Schottky'ego. Diody te charakteryzują się dużą przewodnością cieplną i wysoką krytyczną wytrzymałością na przebicie. Te elektroniczne urządzenia zasilające oparte na SiC powinny więc działać w warunkach ekstremalnych i w szerokim zakresie temperatur roboczych. Aby udoskonalić dostępne na rynku diody Schottky'ego, zamiast tytanu (Ti), powszechnie używanego w złączach prostujących tych diod oraz w celu redukcji rozpraszania mocy, zastosowano nikiel (Ni). Aktualnie najnowocześniejsze diody krzemowe ze złączami p-n poddano testom elektrycznym i przedstawiono ich charakterystykę jako funkcję temperatury. Porównanie z wynikami tych samych testów przeprowadzonych na ulepszonych diodach Schottky'ego ujawniło ich znakomite zalety związane z małymi rozmiarami i lekkością. Dzięki niewielkim stratom podczas przełączania są one idealne do zastosowań w elektronice wysokonapięciowej, np. elektronicznych konwerterach zasilania.

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania