Η DENSO συνεισφέρει σε μια απανθρακωμένη κοινωνία παρέχοντας ημιαγωγούς ισχύος SiC

ΤΟΚΙΟ, 02 Νοεμβρίου 2021 – (JCN Newswire) – Η DENSO Corporation συμβάλλει στη διάδοση της χρήσης ηλεκτρικών οχημάτων, στην επέκταση των χιλιομέτρων τους και στη μείωση των εκπομπών CO2 από τα οχήματα αναπτύσσοντας ημιαγωγούς ισχύος SiC (καρβίδιο του πυριτίου), οι οποίοι ενσωματώνουν δομές DENSO και τις τεχνολογίες επεξεργασίας και τη χρήση τους στα προϊόντα εντός του οχήματος.

Κάρτα τροφοδοσίας SiC

Μονάδα ισχύος ενισχυτή

Ένας ημιαγωγός ισχύος είναι σαν τους μύες του ανθρώπινου σώματος. Μετακινεί εξαρτήματα, όπως μετατροπείς και κινητήρες (άκρα), βάσει εντολών από μια ECU (εγκέφαλος). Οι τυπικοί ημιαγωγοί ισχύος που χρησιμοποιούνται σε προϊόντα εντός του οχήματος είναι κατασκευασμένοι από πυρίτιο (Si). Συγκριτικά, το SiC προσφέρει ανώτερη απόδοση σε περιβάλλοντα υψηλής θερμοκρασίας, υψηλής συχνότητας και υψηλής τάσης και συμβάλλει σημαντικά στη μείωση της απώλειας ισχύος, του μεγέθους και του βάρους των μετατροπέων. Έτσι, οι συσκευές SiC έχουν τραβήξει την προσοχή επειδή επιταχύνουν την ηλεκτροκίνηση των οχημάτων.

Για παράδειγμα, μια ενισχυτική μονάδα ισχύος, η οποία ενσωματώνει τον ημιαγωγό ισχύος SiC της DENSO, είναι περίπου 30% μικρότερη σε όγκο με 70% λιγότερη απώλεια ισχύος από ένα συμβατικό προϊόν με ημιαγωγό ισχύος Si. Ως αποτέλεσμα, τα προϊόντα έχουν γίνει μικρότερα και η απόδοση καυσίμου των οχημάτων βελτιώθηκε.

Η DENSO αποκαλεί αυτές τις τεχνολογίες SiC "REVOSIC", μεταφέροντας την ιδέα της πραγματοποίησης "αλλαγών" στην κοινωνία μέσω καινοτόμων τεχνολογιών. Η εταιρεία έχει αναπτύξει μια ολοκληρωμένη γκάμα τεχνολογιών από γκοφρέτες έως μονάδες ισχύος και θα συνεχίσει την Ε&Α στις τεχνολογίες REVOSIC SiC και τη διάδοση της χρήσης τους σε ηλεκτρικά οχήματα για να βοηθήσει στην πραγματοποίηση μιας κοινωνίας απανθρακοποιημένης.

Εισαγωγή προγραμματιστών

Tomoo Morino / R&D.Dept.4, Power Module Eng. Div.

Ήμουν υπεύθυνος για τον καθορισμό των προδιαγραφών του ημιαγωγού ισχύος SiC με το τμήμα σχεδιασμού της μονάδας ισχύος και τον σχεδιασμό της δομής της συσκευής με βάση τις προδιαγραφές. Το SiC έχει χαμηλή αντίσταση σε σύγκριση με το Si και έτσι το ηλεκτρικό ρεύμα μπορεί να ρέει πιο εύκολα. Λόγω αυτής της ιδιότητας, μια πρωτότυπη συσκευή SiC υπέστη ζημιά από μια ξαφνική αύξηση ενός μεγάλου ηλεκτρικού ρεύματος. Συνεργαστήκαμε με άλλα τμήματα για να συζητήσουμε πώς να αποτρέψουμε ζημιές σε συσκευές στην αγορά εκμεταλλευόμενοι πλήρως την απόδοση του SiC σε χαμηλές απώλειες και το πρόβλημα λύθηκε με μια ιδέα που το τμήμα μας δεν μπορούσε να βρει μόνο του: υψηλή ταχύτητα διακοπή του ηλεκτρικού ρεύματος με χρήση ειδικού IC οδηγού.

Προς το παρόν, λίγα προϊόντα είναι εξοπλισμένα με SiC, αλλά καθώς τα ηλεκτρικά οχήματα εξαπλώνονται, θα αυξήσουμε τον αριθμό των προϊόντων με SiC και έτσι θα μειώσουμε τις εκπομπές CO2.

Tomohiro Mimura / R&D.Dept.4, Power Module Eng. Div.

Ήμουν υπεύθυνος για το σχεδιασμό της διαδικασίας για την κατασκευή συσκευών ημιαγωγών ισχύος SiC. Η σκληρότητα του SiC είναι δεύτερη μετά το διαμάντι, επομένως είναι πιο δύσκολο να επεξεργαστεί από το Si. Αγωνίστηκα να σχεδιάσω μια διαδικασία μαζικής παραγωγής που μπορεί να αντιμετωπίσει σταθερά μικροδομές μικρότερης του ενός μικρομέτρου. Η DENSO ερευνά το SiC για πολλά χρόνια, και έτσι υπάρχουν πολλοί προκάτοχοι και ανώτεροι υπάλληλοι. Για να λύσω αυτό το πρόβλημα με το SiC, μίλησα συχνά με ανώτερους υπαλλήλους για να μάθω από την εμπειρία και την τεχνογνωσία τους, και επίσης εκμεταλλευόμουν πλήρως τις υπάρχουσες τεχνολογίες. Αυτό κατέστησε δυνατή την εμπορευματοποίηση του προϊόντος.

Ελπίζω να βελτιώσω περαιτέρω την απόδοση και την ποιότητα της συσκευής και να μειώσω το κόστος της, ώστε το SiC να μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε πολλά περισσότερα προϊόντα.

Satoru Sugita / Τμήμα σχεδίασης 2, Power Module Eng. Div.

Ήμουν υπεύθυνος για το σχεδιασμό τοποθέτησης. Ήμουν υπεύθυνος για τον καθορισμό των απαιτήσεων για τη διασφάλιση της αξιοπιστίας (π.χ. υλικά, διαστάσεις, συνθήκες επεξεργασίας) που απαιτούνται για την εγκατάσταση ημιαγωγών ισχύος SiC σε κάρτες ισχύος. Στη διαδικασία σχεδιασμού, προέκυψαν ελαττώματα τοποθέτησης λόγω του υψηλού συντελεστή Young* (περίπου τριπλάσιο από αυτό του Si), που είναι ένα από τα χαρακτηριστικά των υλικών SiC. Τέτοια ελαττώματα δεν εμφανίστηκαν όταν χρησιμοποιήθηκε το Si. Για να αντιμετωπίσουμε αυτό το πρωτοφανές φαινόμενο, ήταν απαραίτητο να σκεφτούμε πλευρικά, πέρα ​​από τις συμβατικές ιδέες. Για να κατανοήσω με ακρίβεια το πρόβλημα, έφερα ένα εσωτερικό εξειδικευμένο τμήμα και εξωτερικούς κατασκευαστές οργάνων ανάλυσης για να συγκεντρώσω διαφορετικές απόψεις και πραγματοποίησα επιτόπιες επαληθεύσεις του genchi-genbutsu. Αυτό βοήθησε στην επίλυση του προβλήματος και αντικατοπτρίζει τα ευρήματα στις απαιτήσεις σχεδιασμού.

Ελπίζω να συνεισφέρω στη χρήση ηλεκτρικών οχημάτων και να βοηθήσω στη δημιουργία μιας κοινωνίας χωρίς άνθρακα, ενθαρρύνοντας πολλούς πελάτες να εγκαταστήσουν ημιαγωγό ισχύος SiC σε διάφορα προϊόντα.

*Μέτρο Young: Αριθμητική τιμή που αντιπροσωπεύει τη σκληρότητα ενός υλικού. Είναι επίσης γνωστός ως συντελεστής ελαστικότητας.

Πηγή: https://www.jcnnewswire.com/pressrelease/70658/3/