Vantagens do SiC na indústria de EV

Como um material semicondutor de banda larga (WBG),SiC'A maior diferença de energia do Si proporciona propriedades térmicas e eletrônicas mais altas em comparação ao Si tradicional. Esse recurso permite que dispositivos de energia operem em temperaturas, frequências e tensões mais altas.

SiCA eficiência energética da empresa em aplicações de veículos elétricos e outros produtos eletrônicos e elétricos se deve em grande parte ao próprio material. Comparado com o Si, o SiC possui as seguintes características:

1. 10 vezes a intensidade do campo de ruptura dielétrica;

2. 2 vezes a velocidade de saturação de elétrons;

3. 3 vezes o intervalo da banda de energia;

4. Condutividade térmica 3 vezes maior;

Em suma, à medida que a tensão operacional aumenta, as vantagens deSiCtornar-se mais óbvio. Comparados com o Si, os interruptores SiC de 1200 V são mais vantajosos que os interruptores de 600 V. Esta característica levou à aplicação generalizada de dispositivos de comutação de energia de SiC, melhorando significativamente a eficiência dos veículos eléctricos, dos seus equipamentos de carregamento e da infra-estrutura energética, tornando o SiC a primeira escolha para fabricantes de automóveis e fornecedores de primeira linha.

Mas em ambientes de baixa tensão de 300V e abaixo,SiCAs vantagens são relativamente pequenas. Neste caso, outro semicondutor de banda larga, o nitreto de gálio (GaN), pode ter maior potencial de aplicação.

Alcance e eficiência

Uma diferença fundamentalSiCem comparação com o Si é a sua maior eficiência no nível do sistema, que se deve à maior densidade de potência do SiC, menores perdas de energia, maior frequência operacional e maior temperatura operacional. Isso significa maior autonomia com uma única carga, baterias menores e tempos de carregamento mais rápidos do carregador integrado (OBC).

No mundo dos veículos elétricos, uma das maiores oportunidades reside nos inversores de tração para transmissões elétricas que são alternativas aos motores a gasolina. Quando a corrente contínua (CC) flui para o inversor, a corrente alternada (CA) convertida ajuda o motor a funcionar, alimentando as rodas e outros componentes eletrônicos. Substituindo a tecnologia de switch Si existente por tecnologia avançadaChips de SiCreduz as perdas de energia no inversor e permite que os veículos forneçam autonomia adicional.

Portanto, o SiC MOSFET se torna um fator comercial atraente quando características como formato, tamanho do inversor ou módulo DC-DC, eficiência e confiabilidade tornam-se considerações importantes. Os engenheiros de projeto agora têm soluções de energia menores, mais leves e com maior eficiência energética para uma variedade de aplicações finais. Veja Tesla, por exemplo. Embora as gerações anteriores de veículos elétricos da empresa usassem Si IGBT, a ascensão do mercado de sedãs padrão os levou a adotar SiC MOSFET no Modelo 3, uma inovação no setor.

O poder é o fator chave

SiCAs propriedades do material o tornam a primeira escolha para aplicações de alta potência com altas temperaturas, altas correntes e alta condutividade térmica. Como os dispositivos SiC podem operar em densidades de potência mais altas, eles podem permitir formatos menores para sistemas eletrônicos e elétricos de veículos elétricos. De acordo com a Goldman Sachs, a extraordinária eficiência do SiC pode reduzir os custos de produção e propriedade de veículos eléctricos em quase 2.000 dólares por veículo.

Com a capacidade da bateria já atingindo quase 100 kWh em alguns veículos elétricos, e com planos para aumentos contínuos para alcançar autonomias mais altas, espera-se que as gerações futuras dependam fortemente do SiC pela sua maior eficiência e capacidade de lidar com maior potência. Por outro lado, para veículos de menor potência, como veículos elétricos básicos de duas portas, PHEV ou veículos elétricos leves que usam baterias de 20 kWh ou menores, os Si IGBT são uma solução mais econômica.

Para minimizar as perdas de energia e as emissões de carbono em ambientes operacionais de alta tensão, a indústria favorece cada vez mais o uso de SiC em detrimento de outros materiais. Na verdade, muitos usuários de veículos elétricos substituíram suas soluções originais de Si por novos interruptores de SiC, o que valida ainda mais as vantagens óbvias da tecnologia SiC no nível do sistema.