ای وی انڈسٹری میں ایس آئی سی کے فوائد

ایک وسیع بینڈ گیپ (WBG) سیمی کنڈکٹر مواد کے طور پر،SiC's وسیع تر توانائی کا فرق اسے روایتی Si کے مقابلے اعلی تھرمل اور الیکٹرانک خصوصیات دیتا ہے۔ یہ خصوصیت بجلی کے آلات کو زیادہ درجہ حرارت، تعدد اور وولٹیج پر کام کرنے کے قابل بناتی ہے۔

SiCالیکٹرک وہیکل ایپلی کیشنز اور دیگر الیکٹرانک اور برقی مصنوعات میں توانائی کی کارکردگی زیادہ تر مواد کی وجہ سے ہے۔ Si کے مقابلے میں، SiC میں درج ذیل خصوصیات ہیں:

1. ڈائی الیکٹرک بریک ڈاؤن فیلڈ کی طاقت سے 10 گنا۔

2. الیکٹران سنترپتی کی رفتار سے 2 گنا۔

3. 3 گنا توانائی بینڈ فرق؛

4. 3 گنا زیادہ تھرمل چالکتا؛

مختصر میں، جیسا کہ آپریٹنگ وولٹیج میں اضافہ ہوتا ہے، کے فوائدSiCزیادہ واضح ہو. Si کے مقابلے میں، 1200V SiC سوئچز 600V سوئچز سے زیادہ فائدہ مند ہیں۔ اس خصوصیت نے SiC پاور سوئچنگ ڈیوائسز کے وسیع پیمانے پر استعمال کا باعث بنی ہے، اس طرح الیکٹرک گاڑیوں، ان کے چارجنگ آلات اور توانائی کے بنیادی ڈھانچے کی کارکردگی میں نمایاں بہتری آئی ہے، جس سے SiC کو کار مینوفیکچررز اور پہلے درجے کے سپلائرز کے لیے پہلا انتخاب بنایا گیا ہے۔

لیکن 300V اور اس سے کم وولٹیج والے ماحول میں،SiCکے فوائد نسبتاً کم ہیں۔ اس صورت میں، ایک اور وسیع بینڈ گیپ سیمی کنڈکٹر، Gallium Nitride (GaN) کے استعمال کی زیادہ صلاحیت ہو سکتی ہے۔

حد اور کارکردگی

کا ایک اہم فرقSiCSi کے مقابلے میں اس کی اعلیٰ نظام کی سطح کی کارکردگی ہے، جو SiC کی زیادہ طاقت کی کثافت، کم بجلی کے نقصانات، زیادہ آپریٹنگ فریکوئنسی اور اعلی آپریٹنگ درجہ حرارت کی وجہ سے ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ ایک ہی چارج پر زیادہ ڈرائیونگ رینج، چھوٹی بیٹری کے سائز اور تیز آن بورڈ چارجر (OBC) چارجنگ اوقات۔

الیکٹرک گاڑیوں کی دنیا میں، سب سے بڑے مواقع میں سے ایک الیکٹرک ڈرائیو ٹرینوں کے لیے ٹریکشن انورٹرز ہیں جو پٹرول انجنوں کے متبادل ہیں۔ جب ڈائریکٹ کرنٹ (DC) انورٹر میں بہتا ہے، تبدیل شدہ الٹرنیٹنگ کرنٹ (AC) موٹر کو چلانے میں مدد کرتا ہے، پہیوں اور دیگر الیکٹرانک اجزاء کو طاقت دیتا ہے۔ موجودہ سی سوئچ ٹیکنالوجی کو جدید سے تبدیل کرناSiC چپسانورٹر میں توانائی کے نقصانات کو کم کرتا ہے اور گاڑیوں کو اضافی رینج فراہم کرنے کے قابل بناتا ہے۔

لہذا، SiC MOSFET ایک مجبور تجارتی عنصر بن جاتا ہے جب خصوصیات جیسے کہ فارم فیکٹر، انورٹر کا سائز یا DC-DC ماڈیول، کارکردگی اور وشوسنییتا کلیدی تحفظات بن جاتے ہیں۔ ڈیزائن انجینئرز کے پاس اب مختلف قسم کے اختتامی ایپلی کیشنز کے لیے چھوٹے، ہلکے اور زیادہ توانائی کے موثر حل ہیں۔ مثال کے طور پر ٹیسلا کو لیں۔ جبکہ کمپنی کی الیکٹرک گاڑیوں کی پچھلی نسلوں نے Si IGBT استعمال کیا، معیاری سیڈان مارکیٹ کے عروج نے انہیں ماڈل 3 میں SiC MOSFET کو اپنانے پر آمادہ کیا، جو کہ ایک صنعت ہے۔

طاقت کلیدی عنصر ہے۔

SiCکی مادی خصوصیات اسے اعلی درجہ حرارت، اعلی کرنٹ اور اعلی تھرمل چالکتا کے ساتھ اعلی طاقت والے ایپلی کیشنز کے لیے پہلا انتخاب بناتی ہیں۔ چونکہ SiC آلات زیادہ طاقت کی کثافت پر کام کر سکتے ہیں، یہ الیکٹرک وہیکل الیکٹرانک اور برقی نظاموں کے لیے چھوٹے فارم فیکٹرز کو فعال کر سکتا ہے۔ Goldman Sachs کے مطابق، SiC کی غیر معمولی کارکردگی الیکٹرک گاڑیوں کی مینوفیکچرنگ اور ملکیتی لاگت کو تقریباً $2,000 فی گاڑی کم کر سکتی ہے۔

کچھ الیکٹرک گاڑیوں میں بیٹری کی گنجائش پہلے سے ہی تقریباً 100kWh تک پہنچ چکی ہے، اور اعلیٰ رینجز کو حاصل کرنے کے لیے مسلسل اضافے کے منصوبوں کے ساتھ، آنے والی نسلوں سے توقع کی جاتی ہے کہ وہ اپنی اضافی کارکردگی اور اعلیٰ طاقت کو سنبھالنے کی صلاحیت کے لیے SiC پر بہت زیادہ انحصار کریں گے۔ دوسری طرف، کم طاقت والی گاڑیوں جیسے کہ دو دروازوں والی انٹری لیول الیکٹرک گاڑیاں، PHEV، یا 20kWh یا اس سے چھوٹی بیٹری کے سائز کا استعمال کرنے والی لائٹ ڈیوٹی الیکٹرک گاڑیوں کے لیے، Si IGBT ایک زیادہ اقتصادی حل ہے۔

ہائی وولٹیج آپریٹنگ ماحول میں بجلی کے نقصانات اور کاربن کے اخراج کو کم کرنے کے لیے، صنعت تیزی سے دوسرے مواد پر SiC کے استعمال کی حمایت کر رہی ہے۔ درحقیقت، بہت سے الیکٹرک گاڑیوں کے صارفین نے اپنے اصل Si سلوشنز کو نئے SiC سوئچز سے بدل دیا ہے، جو سسٹم کی سطح پر SiC ٹیکنالوجی کے واضح فوائد کو مزید درست کرتا ہے۔