V rýchlo sa rozvíjajúcom prostredí obnoviteľnej energieSystém skladovania energie(ESS) sa ukázal ako kritický pilier pre stabilitu siete. Srdcom každého ESS je Power Conversion System (PCS), základné zariadenie zodpovedné za obojsmernú konverziu AC/DC napájania. Výkon, účinnosť a spoľahlivosť PCS sú silne diktované jeho základnými výkonovými polovodičovými prepínačmi. V súčasnosti v tomto priestore dominujú dve hlavné technológie: tradičné -silikónové bipolárne tranzistory s izolovaným hradlom (SiC IGBT) a -generácia karbidu kremíka (SiC) MOSFET.
Prielom SiC: Vyššia účinnosť a minimálne straty
Keďže však požiadavky na skladovanie energie smerujú k vyššej hustote výkonu a väčšej integrácii, zariadenia na báze kremíka{0}} sa približujú k svojim fyzickým limitom. Tu prichádzajú do hry MOSFETy z karbidu kremíka (SiC) ako rušivá sila. Ako polovodič so širokou-pásmovou medzerou (WBG) má karbid kremíka vlastnosti vlastného materiálu, ktoré mu umožňujú pracovať pri výrazne vyšších spínacích frekvenciách a zároveň znižovať straty spínacej energie až o 50 % až 70 % v porovnaní s tradičnými IGBT.
Okrem účinnosti zariadenia SiC vykazujú vynikajúcu tepelnú vodivosť a dokážu vydržať oveľa vyššie prevádzkové teploty. Keďže SiC generuje výrazne menej odpadového tepla, inžinieri môžu výrazne zmenšiť ťažké chladiace radiátory alebo dokonca prejsť od zložitých kvapalinových-chladiacich systémov na jednoduchšie nútené-chladenie vzduchom.
Prechod 800 V a cesta k budúcemu mainstreamu
Priemysel je v súčasnosti svedkom masívneho architektonického posunu smerom k 800V-a dokonca 1500V-vysokonapäťovým{4}}batériám s cieľom maximalizovať priepustnosť a minimalizovať straty káblov. Pri týchto zvýšených napäťových prahoch trpia tradičné IGBT stupňujúce sa prepínacie straty, ktoré často vyžadujú zložité viacúrovňové topológie, ktoré zvyšujú zraniteľnosť systému. SiC MOSFET so svojou vysokou prieraznou silou elektrického poľa zvládajú tieto vysokonapäťové-prostredia bez námahy s jednoduchším a elegantnejším dizajnom obvodov.
V dôsledku toho SiC rýchlo prechádza z prémiovej alternatívy na bežnú cestu inovácie v tomto odvetví. Zatiaľ čo čipy SiC v súčasnosti nesú vyššie náklady na samostatné komponenty ako IGBT, holistické úspory dosiahnuté prostredníctvom menších krytov, zníženého tepelného manažmentu a celoživotných úspor energie predstavujú presvedčivý ekonomický dôvod. SiC je pripravený postupne nahradiť tradičné IGBT v aplikáciách so stredným-až{3}}vysokým výkonom a nakoniec sa stane štandardnou konfiguráciou pre komerčné, priemyselné a úžitkové-systémy na ukladanie energie na celom svete.