EV 산업에서 SiC의 장점

와이드밴드갭(WBG) 반도체 소재로서,SiC'에너지 차이가 ​​넓어 기존 Si에 비해 열적, 전자적 특성이 더 높습니다. 이 기능을 사용하면 전력 장치가 더 높은 온도, 주파수 및 전압에서 작동할 수 있습니다.

SiC전기 자동차 응용 분야와 기타 전자 및 전기 제품에서 의 에너지 효율성은 주로 재료 자체에 기인합니다. Si와 비교하여 SiC는 다음과 같은 특성을 가지고 있습니다.

1. 절연 파괴 전계 강도의 10배;

2. 전자 포화 속도의 2배;

3. 에너지 밴드 갭이 3배;

4. 열전도율이 3배 더 높습니다.

간단히 말해서, 작동 전압이 증가함에 따라 장점은 다음과 같습니다.SiC더욱 분명해집니다. Si에 비해 1200V SiC 스위치는 600V 스위치보다 유리하다. 이러한 특성으로 인해 SiC 전력 스위칭 장치가 널리 적용되어 전기 자동차, 충전 장비 및 에너지 인프라의 효율성이 크게 향상되었으며, SiC는 자동차 제조업체 및 1차 공급업체의 첫 번째 선택이 되었습니다.

그러나 300V 이하의 저전압 환경에서는SiC의 장점은 상대적으로 작습니다. 이 경우 또 다른 광대역폭 반도체인 질화갈륨(GaN)이 더 큰 활용 가능성을 가질 수 있다.

범위 및 효율성

주요 차이점은SiCSi에 비해 시스템 수준 효율성이 더 높다는 점은 SiC의 더 높은 전력 밀도, 더 낮은 전력 손실, 더 높은 작동 주파수 및 더 높은 작동 온도로 인해 발생합니다. 이는 한 번의 충전으로 더 넓은 주행 거리, 더 작은 배터리 크기, 더 빠른 온보드 충전기(OBC) 충전 시간을 의미합니다.

전기 자동차 세계에서 가장 큰 기회 중 하나는 가솔린 엔진을 대체하는 전기 구동계용 트랙션 인버터에 있습니다. 인버터에 직류(DC) 전류가 흐르면 변환된 교류(AC)가 모터의 구동을 도와 바퀴와 전자부품에 전력을 공급한다. 기존 Si 스위치 기술을 첨단 기술로 대체SiC 칩인버터의 에너지 손실을 줄이고 차량이 추가 주행 거리를 제공할 수 있도록 합니다.

따라서 SiC MOSFET은 폼 팩터, 인버터 또는 DC-DC 모듈의 크기, 효율성 및 신뢰성과 같은 특성이 주요 고려 사항이 될 때 강력한 상업적 요소가 됩니다. 이제 설계 엔지니어는 다양한 최종 응용 분야를 위한 더 작고 가벼우며 에너지 효율적인 전력 솔루션을 갖게 되었습니다. 예를 들어 테슬라를 생각해보십시오. 회사의 이전 세대 전기 자동차에서는 Si IGBT를 사용했지만, 표준 세단 시장의 성장으로 인해 업계 최초로 Model 3에 SiC MOSFET을 채택하게 되었습니다.

힘이 핵심 요소다

SiC소재 특성으로 인해 고온, 고전류 및 높은 열 전도성을 갖춘 고전력 애플리케이션에 가장 먼저 선택됩니다. SiC 장치는 더 높은 전력 밀도에서 작동할 수 있으므로 전기 자동차 전자 및 전기 시스템의 더 작은 폼 팩터를 구현할 수 있습니다. Goldman Sachs에 따르면 SiC의 뛰어난 효율성은 전기 자동차의 제조 및 소유 비용을 차량당 거의 2,000달러까지 줄일 수 있다고 합니다.

일부 전기 자동차의 배터리 용량은 이미 거의 100kWh에 이르렀고, 더 높은 주행 거리를 달성하기 위해 계속해서 배터리 용량을 늘릴 계획이므로, 미래 세대는 향상된 효율성과 더 높은 전력을 처리할 수 있는 능력을 위해 SiC에 크게 의존할 것으로 예상됩니다. 반면, 2도어 보급형 전기 자동차, PHEV 또는 20kWh 이하의 배터리 크기를 사용하는 경량 전기 자동차와 같은 저전력 차량의 경우 Si IGBT가 보다 경제적인 솔루션입니다.

고전압 작동 환경에서 전력 손실과 탄소 배출을 최소화하기 위해 업계에서는 다른 재료보다 SiC 사용을 점점 더 선호하고 있습니다. 실제로 많은 전기 자동차 사용자는 원래의 Si 솔루션을 새로운 SiC 스위치로 교체했으며, 이는 시스템 수준에서 SiC 기술의 확실한 이점을 더욱 입증합니다.