Od 50 lat materiałem dominującym w mikroelektronice jest krzem ale na krzemie świat się nie kończy. Od dawna wiadomo ze doskonałym materiałem na szybkie diody i tranzystory mocy Mosfet jest węglik krzemu ( tak naprawde 4H-SiC lub 6H-SiC ), który ma znacznie szersze pasmo zabronione niż krzem.
Produkowana jest obecnie w niewielkiej skali 3 generacja tranzystorów Mosfet SiC i piąta generacja diod. Ceny bardzo spadły i nadal spadają co jest pochodną doskonalenia technologi ( krzywa uczenia się ) i skali produkcji. Diody SiC są już spotykane w sprzętach produkowanych masowo. Wcześniej były to laboratoryjne i prototypowe ciekawostki.
W tym roku fabryczny koszt prądu 1A tranzystora Mosfet-SiC o napieciu 1200V spadnie do ca 0.18 USD ale nadal tranzystor SiC jest ca 2-3 krotnie droższy od tranzystora IGBT na takie samo napiecie i prad.
Najwiekszym producentem elementów na SiC jest amerykańska firma CREE, dalej niemiecki Infineon, japońskie koncerny Mitsubishi i Rohm i francuski ST. Tych pięć firm pokrywa 99% światowej produkcji elementów w SiC.
Przy częstotliwości PWM 30 kHz tranzystor Mosfet - SiC ma 4 krotnie mniejsze straty dynamiczne niz szybkie tranzystory IGBT. Sprawność inverterów z tranzystorami SiC jest o 1-2% większa niz z tranzystorami IGBT. Infineon produkuje moduły z krzemowymi tranzystorami IGBT i diodami SiC. Takie rozwiązanie tez daje przyrost sprawności.
Pewnym mankamentem jest konieczność sterowania tranzystorów Mosfet-SiC dużym napieciem bramki i stosowanie w mostkach ujemnego napiecia bramki zapobiegajacego pasożytniczemu załączaniu tranzystorów przez pojemność Millera, tak jak dla modułow IGBT duzej mocy. Ale juz uruchomiono produkcje odpowiednich driverow bramkowych. Jak wiadomo potrzeba jest matką wynalazków.
Tranzystory Mosfet SiC mogą pracowac w znacznie większych temperaturach niz tranzystory krzemowe. Są już dostępne próbki tranzystorow na napiecia 3300 i 10 000 V !
Szybkość przełaczania wspołczesnych tranzystorów Mosfet krzemowych i SiC jest taka duża że częstotliwość pracy zasilaczy jest limitowana własnosciami materiałów magnetycznych rdzeni transformatorów i dławików. Oczywiście im wyzsza częstotliwość pracy tym mniejsze są transformatory i dławiki.
Polske omineły ( to znaczy nie produkowano urządzeń energoelektronicznych ) wszystkie dotychczasowe generacje urządzeń energoelektronicznych: z wyłączalnymi tyrystorami GTO, tranzystorami Darlingtona i tranzystorami IGBT.
Postęp w dziedzinie energoelektroniki trwa cały czas. Coraz lepsze są klucze mocy, ich drivery i układy do pomiaru prądu fazowego. Scala się podsystemy invertera. Invertery są coraz mniejsze i tańsze.
Koncerny dbają o to aby utrudnić życie rozwijającym się małym firmom. Służy temu skorumpowany aż do granic śmieszności system atestów, licencji, badań i wzorcowań. Lobbyści koncernów dbają o prawną rozbudowę systemu przeszkód dla potencjalnej konkurencji. Afera z giga-oszustem Volkswagena pokazała jak to bulgoczące bagno oszustów wyglądą od podszewki.
Najlepiej w światowym podziale pracy operować w obszarach nowoczesnych o dużej marży. Dobrze jest mieć zintegrowane całe łańcuchy produkcyjne. Z uwagi na bezpieczeństwo należy mieć własne - subsydiowane rolnictwo. Ale w przetworstwie żywności są całkiem niezłe marże zwłaszcza na towarach wysokiej jakości. Tymczasem po zablokowaniu polskim firmom rynku rosyjskiego, nadmiar polskiego mleka ( jego produkcja jest w Polsce mocno nierentowna !) jest eksportowany na Białoruś ( sic ! ) i do Niemiec. Tak wyśmiewana Białoruś żeruje na nas i ma w łańcuchu towarowym lepszą pozycje niż Polska ! Działająca od 1956 roku Agrofirma z Witkowa gospodaruje na blisko 14 tysiącach hektarów niezłej ziemi. Często wizytują ją goście z zachodu. Agrofirma sprzedała swoje budowane dekadami, potężne stado wysokowartościowych mlecznych krów bowiem nie była w stanie dokładać do nierentownej produkcji. Jak widać rządy III RP w destrukcji są w stanie dokonać tego czego nie udało się nawet komunistycznym poprzednikom.
Jakoś Niemcy nie zamykają swoich stoczni i nie likwidują swoich stad krów.
Poniżej schemat blokowy invertera / servo amplifiera "Digifas 7100 series" Kollmorgen-Seidel produkowanego od 1999 roku.
W urządzeniach Bosch katalogowe układy scalone produkcji Siemens / Infineon znakowano tylko szeregiem cyfr.
W ogólnie dostępnej dokumentacji nie ma schematu urządzenia "Digifas 7100 series" Są pokazane tylko realizacje interfejsów. Przykład poniżej.
Tranzystory Mosfet SiC zyskują na popularności. Widziałam już dwa urządzenia z nimi. Urządzenia niczym się nie różnią od tych z mostkami IGBT. Radiator taki sam. Na oko.
OdpowiedzUsuńWitam. Tranzystory SiC dalej tanieją i zdobędą większą popularność.
Usuń