Nopeasti kehittyvässä uusiutuvan energian ympäristössäEnergian varastointijärjestelmä(ESS) on noussut verkon vakauden keskeiseksi pilariksi. Jokaisen ESS:n ytimessä on Power Conversion System (PCS), ydinlaitteisto, joka vastaa kaksisuuntaisesta AC/DC-virran muuntamisesta. PCS:n suorituskyky, tehokkuus ja luotettavuus määräytyvät vahvasti sen taustalla olevista tehopuolijohdekytkimistä. Tällä hetkellä tätä tilaa hallitsee kaksi pääteknologiaa: perinteiset pii{3}}pohjaiset eristetyt bipolaariset transistorit (SiC IGBT) ja seuraavan -sukupolven piikarbidi (SiC) MOSFETit.
SiC:n läpimurto: suurempi tehokkuus ja minimaaliset häviöt
Kuitenkin, kun energian varastointitarpeet lisäävät tehotiheyttä ja integraatiota, pii{0}}pohjaiset laitteet lähestyvät fyysisiä rajojaan. Tässä piikarbidin (SiC) MOSFETit tulevat esiin häiritsevänä voimana. Leveän -kaistavälin (WBG) puolijohteena piikarbidilla on luontaiset materiaaliominaisuudet, jotka mahdollistavat sen toiminnan huomattavasti korkeammilla kytkentätaajuuksilla samalla, kun se vähentää kytkentäenergian häviöitä jopa 50–70 % perinteisiin IGBT:iin verrattuna.
Tehokkuuden lisäksi SiC-laitteilla on erinomainen lämmönjohtavuus ja ne kestävät paljon korkeampia käyttölämpötiloja. Koska piikarbidi tuottaa huomattavasti vähemmän hukkalämpöä, insinöörit voivat pienentää merkittävästi raskaiden jäähdytyspatterien kokoa tai jopa siirtyä monimutkaisista nestejäähdytysjärjestelmistä yksinkertaisempaan pakotettuun{2}}ilmajäähdytykseen.
800 V Transition ja Road to Future Mainstream
Toimialalla tapahtuu tällä hetkellä massiivista arkkitehtonista muutosta kohti 800 V{1}}ja jopa 1500 V-korkeajännitteisiä-akkualustoja suorituskyvyn maksimoimiseksi ja kaapelihäviöiden minimoimiseksi. Näillä kohonneilla jännitekynnyksillä perinteiset IGBT:t kärsivät kasvavista kytkentähäviöistä, jotka usein vaativat monimutkaisia monitasoisia topologioita, jotka lisäävät järjestelmän haavoittuvuutta. SiC MOSFETit, joilla on korkea läpilyöntisähkökenttävoimakkuus, käsittelevät nämä korkeajännitteiset ympäristöt vaivattomasti yksinkertaisemmilla ja tyylikkäämmillä piirirakenteilla.
Tämän seurauksena SiC on nopeasti siirtymässä premium-vaihtoehdosta alan valtavirran päivityspolulle. Vaikka SiC-sirujen erilliskomponenttien kustannukset ovat tällä hetkellä korkeammat kuin IGBT:t, pienemmillä koteloilla saavutetut kokonaisvaltaiset säästöt, alhaisempi lämmönhallinta ja elinikäinen energiansäästö ovat vakuuttava taloudellinen peruste. Jatkossa SiC on valmis asteittain korvaamaan perinteiset IGBT:t keski{2}}--suurtehoisissa sovelluksissa, ja siitä tulee lopulta kaupallisten, teollisten ja yleishyödyllisten{4}}energian varastointijärjestelmien vakiokokoonpano maailmanlaajuisesti.