V hitro razvijajočem se okolju obnovljivih virov energije jeSistem za shranjevanje energije(ESS) se je izkazal kot kritičen steber za stabilnost omrežja. Srce vsakega ESS je sistem za pretvorbo električne energije (PCS), ki je osnovna oprema, odgovorna za dvosmerno pretvorbo električne energije AC/DC. Zmogljivost, učinkovitost in zanesljivost PCS močno narekujejo njegova osnovna močnostna polprevodniška stikala. Trenutno v tem prostoru prevladujeta dve glavni tehnologiji: tradicionalni bipolarni tranzistorji z izoliranimi vrati (SiC IGBT) na osnovi silicija-in MOSFET-i naslednje-generacije iz silicijevega karbida (SiC).
Preboj SiC: večja učinkovitost in minimalne izgube
Ker pa zahteve po shranjevanju energije težijo k večji gostoti moči in večji integraciji, se naprave,-ki temeljijo na siliciju, približujejo svojim fizičnim mejam. Tu nastopijo MOSFET-ji iz silicijevega karbida (SiC) kot moteča sila. Silicijev karbid ima kot polprevodnik s široko{3}}pasovno vrzeljo (WBG) intrinzične lastnosti materiala, ki mu omogočajo delovanje pri znatno višjih preklopnih frekvencah, hkrati pa zmanjša izgube preklopne energije za do 50 % do 70 % v primerjavi s tradicionalnimi IGBT-ji.
Poleg učinkovitosti naprave SiC izkazujejo vrhunsko toplotno prevodnost in lahko prenesejo veliko višje delovne temperature. Ker SiC ustvarja drastično manj odpadne toplote, lahko inženirji znatno zmanjšajo težke hladilne radiatorje ali celo preidejo s kompleksnih tekočih-sistemov hlajenja na enostavnejše prisilno-zračno hlajenje.
Prehod na 800 V in pot v prihodnji mainstream
Industrija je trenutno priča velikemu arhitekturnemu premiku proti 800V-in celo 1500V-visokonapetostnim-platformam za baterije, da bi povečali prepustnost in zmanjšali izgube kablov. Pri teh povišanih napetostnih pragovih tradicionalni IGBT trpijo zaradi naraščajočih preklopnih izgub, ki pogosto zahtevajo zapletene več-nivojske topologije, ki povečujejo ranljivost sistema. SiC MOSFET-ji s svojo visoko prebojno električno poljsko jakostjo zlahka obvladajo ta visoko-napetostna okolja s preprostejšimi in elegantnejšimi zasnovami vezij.
Posledično SiC hitro prehaja iz vrhunske alternative v glavno pot nadgradnje v industriji. Medtem ko imajo čipi SiC trenutno višje stroške samostojne komponente kot IGBT-ji, so celoviti prihranki, doseženi z manjšimi ohišji, zmanjšanim upravljanjem toplote in prihranki energije v celotni življenjski dobi, prepričljiv ekonomski razlog. V prihodnje je SiC pripravljen, da postopoma nadomesti tradicionalne IGBT-je v aplikacijah srednje-do-visoke moči, sčasoma pa bo postal standardna konfiguracija za komercialne, industrijske in-uporabne sisteme za shranjevanje energije po vsem svetu.