UTPowerElec

❇️ محل استفاده کلیدهای GaN و SiC

در سال‌های اخیر، استفاده از نیمه‌هادی‌های GaN و SiC در کاربردهای مبدلهای الکترونیک قدرت و شارژرهای باتری مورد توجه قرار گرفته است و یک Mega Trend در زمینه افزایش سرعت کلیدزنی و افزایش بازدهی مبدلها در سالهای اخیر ایجاد کرده است. تخمین زده میشود که مجموع فرصت‌های بازار برای فناوری‌های الکترونیک قدرت مبتنی بر فناوری GaN و SiC تا سال 2026 بیش از 22 میلیارد دلار در سال باشد، زیرا شرکت‌ها به دنبال جایگزینی فناوری سیلیکون قدیمی در کاربردهای موجود و استفاده از کلیدهای GaN و SiC در طراحی‌های نوظهور خود هستند که در آن کلیدهای سیلیکونی قابلیت رقابت ندارند.

مزایای اساسی GaN و SiC نسبت به فناوری‌ نیمه هادی های سیلیکونی سنتی از شکاف‌های باند (bandgaps) آنها ناشی می‌شود. یک bandgap انرژی لازم برای حرکت الکترون ها از نوار ظرفیت به نوار رسانایی را دیکته می کند و گپ های باند سیلیکون، GaN و SiC به ترتیب 1.1، 3.4 و 3.26 الکترون ولت (eV) هستند. گپ های باند وسیع‌تر به این معنی است که GaN و SiC می‌توانند میدان‌های الکتریکی بالاتری را تحمل کنند و در نتیجه ولتاژهای کاری بالاتری خواهند داشت و قابلیت تحمل ولتاژ آنها بالاتر است. کلیدهای مبتنی بر فناوری‌های WBG (یا همان wide band gap) همچنین می‌توانند در دمای حداکثر بالاتر از همتایان سیلیکونی قدیمی کار کنند. این به این دلیل است که نیمه هادی های WBG می توانند قبل از رسیدن به آستانه مورد نیاز برای انتقال الکترون ها از باند ظرفیت به نوار رسانایی به دمای بسیار بالاتری برسند.

البته، تفاوت‌هایی بین GaN و SiC وجود دارد - تفاوت‌هایی که نحوه و مکان استفاده از آنها را از نظر سطح ولتاژ و توان تعیین می‌کند. یک تفاوت کلیدی در تحرک الکترون ها یا سرعت حرکت الکترون ها در مواد نیمه هادی است. از نظر تحرک الکترونی کلیدهای GaN از کلیدهای SiC سریعتر هستند. این تفاوت ها در انواع مزایایی که هر فناوری برای یک کاربرد هدف ارائه می دهد، نقش دارد (شکل موجود در پست). به عنوان مثال، تحرک بیشتر الکترون GaN، آن را برای کاربردهای با کارایی بالا و فرکانس بالا تا حدود 650 ولت و 20 کیلو وات بسیار مناسب تر می کند. علاوه بر این، تنها درصد کمی از تراشه توسط الکترود گیت اشغال می‌شود، که ظرفیت خازنی بسیار کم را تضمین می‌کند و دستیابی به فرکانس‌های بالاتر را آسان‌تر می‌کند.

از سوی دیگر، کلیدهای SiC با هدایت حرارتی بالاتر و عملکرد فرکانس پایین‌تر برای کاربردهای توان بالاتر (بیش از 1000 ولت و حداکثر 20 مگاوات) مناسب‌تر است و این امر را ممکن میکند که از این کلیدها در کاربردهای ولتاژ بالا در خودرو برقی و مراکز داده استفاده شود. برخی از طرح‌های مورد استفاده کلیدهای SiC شامل طرح های انرژی خورشیدی، حمل و نقل ریلی، توربین‌های بادی، شبکه توزیع و تصویربرداری صنعتی و پزشکی است یعنی کاربردهایی که همیشه به کلیدزنی فرکانس بالا نیاز ندارند، اما نیاز به عملکرد ولتاژ بالاتر و اتلاف گرما بهبود یافته، دارند.



#فناوری_WBG
#کلیدهای_GaN
#کلیدهای_SiC

⚡️ @UTpowerelec

❤9👍2

www.tgoop.com/utpowerelec/1123

2.77K viewskoorosh khalaj monfared, edited  Mar 24, 2024 at 13:22

❇️ محل استفاده کلیدهای GaN و SiC

در سال‌های اخیر، استفاده از نیمه‌هادی‌های GaN و SiC در کاربردهای مبدلهای الکترونیک قدرت و شارژرهای باتری مورد توجه قرار گرفته است و یک Mega Trend در زمینه افزایش سرعت کلیدزنی و افزایش بازدهی مبدلها در سالهای اخیر ایجاد کرده است. تخمین زده میشود که مجموع فرصت‌های بازار برای فناوری‌های الکترونیک قدرت مبتنی بر فناوری GaN و SiC تا سال 2026 بیش از 22 میلیارد دلار در سال باشد، زیرا شرکت‌ها به دنبال جایگزینی فناوری سیلیکون قدیمی در کاربردهای موجود و استفاده از کلیدهای GaN و SiC در طراحی‌های نوظهور خود هستند که در آن کلیدهای سیلیکونی قابلیت رقابت ندارند.

مزایای اساسی GaN و SiC نسبت به فناوری‌ نیمه هادی های سیلیکونی سنتی از شکاف‌های باند (bandgaps) آنها ناشی می‌شود. یک bandgap انرژی لازم برای حرکت الکترون ها از نوار ظرفیت به نوار رسانایی را دیکته می کند و گپ های باند سیلیکون، GaN و SiC به ترتیب 1.1، 3.4 و 3.26 الکترون ولت (eV) هستند. گپ های باند وسیع‌تر به این معنی است که GaN و SiC می‌توانند میدان‌های الکتریکی بالاتری را تحمل کنند و در نتیجه ولتاژهای کاری بالاتری خواهند داشت و قابلیت تحمل ولتاژ آنها بالاتر است. کلیدهای مبتنی بر فناوری‌های WBG (یا همان wide band gap) همچنین می‌توانند در دمای حداکثر بالاتر از همتایان سیلیکونی قدیمی کار کنند. این به این دلیل است که نیمه هادی های WBG می توانند قبل از رسیدن به آستانه مورد نیاز برای انتقال الکترون ها از باند ظرفیت به نوار رسانایی به دمای بسیار بالاتری برسند.

البته، تفاوت‌هایی بین GaN و SiC وجود دارد - تفاوت‌هایی که نحوه و مکان استفاده از آنها را از نظر سطح ولتاژ و توان تعیین می‌کند. یک تفاوت کلیدی در تحرک الکترون ها یا سرعت حرکت الکترون ها در مواد نیمه هادی است. از نظر تحرک الکترونی کلیدهای GaN از کلیدهای SiC سریعتر هستند. این تفاوت ها در انواع مزایایی که هر فناوری برای یک کاربرد هدف ارائه می دهد، نقش دارد (شکل موجود در پست). به عنوان مثال، تحرک بیشتر الکترون GaN، آن را برای کاربردهای با کارایی بالا و فرکانس بالا تا حدود 650 ولت و 20 کیلو وات بسیار مناسب تر می کند. علاوه بر این، تنها درصد کمی از تراشه توسط الکترود گیت اشغال می‌شود، که ظرفیت خازنی بسیار کم را تضمین می‌کند و دستیابی به فرکانس‌های بالاتر را آسان‌تر می‌کند.

از سوی دیگر، کلیدهای SiC با هدایت حرارتی بالاتر و عملکرد فرکانس پایین‌تر برای کاربردهای توان بالاتر (بیش از 1000 ولت و حداکثر 20 مگاوات) مناسب‌تر است و این امر را ممکن میکند که از این کلیدها در کاربردهای ولتاژ بالا در خودرو برقی و مراکز داده استفاده شود. برخی از طرح‌های مورد استفاده کلیدهای SiC شامل طرح های انرژی خورشیدی، حمل و نقل ریلی، توربین‌های بادی، شبکه توزیع و تصویربرداری صنعتی و پزشکی است یعنی کاربردهایی که همیشه به کلیدزنی فرکانس بالا نیاز ندارند، اما نیاز به عملکرد ولتاژ بالاتر و اتلاف گرما بهبود یافته، دارند.



#فناوری_WBG
#کلیدهای_GaN
#کلیدهای_SiC

⚡️ @UTpowerelec

BY UTPowerElec