Танилцуулга
Эрчим хүчний технологи нь орчин үеийн электрон төхөөрөмжүүдийн тулгын чулуу бөгөөд технологи хөгжихийн хэрээр эрчим хүчний системийн ажиллагааг сайжруулах эрэлт хэрэгцээ нэмэгдсээр байна. Энэ тохиолдолд хагас дамжуулагч материалыг сонгох нь чухал юм. Уламжлалт цахиур (Si) хагас дамжуулагчийг өргөнөөр ашигласаар байгаа хэдий ч шинээр гарч ирж буй галлийн нитрид (GaN), цахиурын карбид (SiC) зэрэг өндөр хүчин чадалтай эрчим хүчний технологид улам бүр нэр хүндтэй болж байна. Энэхүү нийтлэл нь эрчим хүчний технологийн эдгээр гурван материалын ялгаа, тэдгээрийн хэрэглээний хувилбарууд, зах зээлийн өнөөгийн чиг хандлагыг судлах болно, яагаад GaN болон SiC нь ирээдүйн эрчим хүчний системд зайлшгүй чухал болж байгааг ойлгох болно.
1. Цахиур (Si) - Уламжлалт эрчим хүчний хагас дамжуулагч материал
1.1 Онцлог ба давуу тал
Цахиур бол цахилгаан барааны салбарт олон арван жил хэрэглэгдэж ирсэн цахилгаан хагас дамжуулагчийн салбарт анхдагч материал юм. Si-д суурилсан төхөөрөмжүүд нь боловсорч гүйцсэн үйлдвэрлэлийн процесс, өргөн хэрэглээний баазтай бөгөөд хямд өртөг, сайн тогтсон нийлүүлэлтийн сүлжээ зэрэг давуу талуудыг санал болгодог. Цахиурын төхөөрөмжүүд нь цахилгаан дамжуулах чанар сайтай тул бага чадлын хэрэглээний электроникоос эхлээд өндөр хүчин чадалтай аж үйлдвэрийн систем хүртэл цахилгаан эрчим хүчний төрөл бүрийн хэрэглээнд тохиромжтой.
1.2 Хязгаарлалтууд
Гэсэн хэдий ч эрчим хүчний системд өндөр үр ашиг, гүйцэтгэлийн эрэлт хэрэгцээ өсөхийн хэрээр цахиурын төхөөрөмжүүдийн хязгаарлалтууд тодорхой болж байна. Нэгдүгээрт, цахиур нь өндөр давтамж, өндөр температурын нөхцөлд муу ажилладаг бөгөөд энэ нь эрчим хүчний алдагдлыг нэмэгдүүлж, системийн үр ашгийг бууруулдаг. Нэмж дурдахад цахиурын бага дулаан дамжуулалт нь өндөр хүчин чадалтай хэрэглээнд дулааны менежментийг төвөгтэй болгож, системийн найдвартай байдал, ашиглалтын хугацаанд нөлөөлдөг.
1.3 Хэрэглэх газар
Эдгээр сорилтуудыг үл харгалзан цахиурын төхөөрөмжүүд нь олон уламжлалт хэрэглээнд, ялангуяа өртөг өндөртэй хэрэглээний цахилгаан хэрэгсэл, AC-DC хувиргагч, DC-DC хувиргагч, гэр ахуйн цахилгаан хэрэгсэл, хувийн тооцоолох төхөөрөмж гэх мэт бага ба дунд чадлын хэрэглээнд давамгайлсан хэвээр байна.
2. Галийн нитрид (GaN) - шинээр гарч ирж буй өндөр гүйцэтгэлтэй материал
2.1 Онцлог, давуу тал
Галийн нитрид нь өргөн зурвасын зай юмхагас дамжуулагчөндөр задралын талбар, электроны өндөр хөдөлгөөн, бага эсэргүүцэл зэргээр тодорхойлогддог материал. Цахиуртай харьцуулахад GaN төхөөрөмжүүд нь илүү өндөр давтамжтай ажиллах боломжтой бөгөөд эрчим хүчний хангамжийн идэвхгүй бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хэмжээг мэдэгдэхүйц бууруулж, эрчим хүчний нягтралыг нэмэгдүүлдэг. Түүнчлэн, GaN төхөөрөмжүүд нь бага дамжуулалт, сэлгэн залгах алдагдлын улмаас эрчим хүчний системийн үр ашгийг ихээхэн нэмэгдүүлэх боломжтой, ялангуяа дундаас бага чадалтай, өндөр давтамжийн хэрэглээнд.
2.2 Хязгаарлалтууд
GaN-ийн гүйцэтгэлийн мэдэгдэхүйц давуу талыг үл харгалзан үйлдвэрлэлийн өртөг нь харьцангуй өндөр хэвээр байгаа нь үр ашиг, хэмжээ нь чухал байдаг өндөр чанартай хэрэглээнд ашиглахыг хязгаарладаг. Нэмж дурдахад, GaN технологи нь хөгжлийн харьцангуй эрт үе шатанд байгаа бөгөөд урт хугацааны найдвартай байдал, массын үйлдвэрлэлийн төлөвшил нь цаашдын баталгаажуулалтыг шаарддаг.
2.3 Хэрэглэх газар
GaN төхөөрөмжүүдийн өндөр давтамжтай, өндөр үр ашигтай шинж чанарууд нь хурдан цэнэглэгч, 5G холбооны тэжээлийн хангамж, үр ашигтай инвертер, сансрын электроник зэрэг шинээр гарч ирж буй олон салбарт ашиглахад хүргэсэн. Технологийн дэвшил, зардал буурах тусам GaN нь өргөн хүрээний хэрэглээнд илүү чухал үүрэг гүйцэтгэх төлөвтэй байна.
3. Цахиурын карбид (SiC) - Өндөр хүчдэлийн хэрэглээнд илүүд үздэг материал
3.1 Онцлог, давуу тал
Цахиурын карбид бол цахиураас хамаагүй өндөр задралын талбар, дулаан дамжуулалт, электроноор ханалтын хурдтай өөр нэг өргөн зурвасын хагас дамжуулагч материал юм. SiC төхөөрөмжүүд нь өндөр хүчдэл, өндөр хүчин чадалтай хэрэглээнд, ялангуяа цахилгаан тээврийн хэрэгсэл (EVs) болон үйлдвэрлэлийн инвертерт маш сайн ажилладаг. SiC-ийн өндөр хүчдэлийн хүлцэл, сэлгэн залгах алдагдал бага зэрэг нь эрчим хүчийг үр ашигтай хувиргах, эрчим хүчний нягтралыг оновчтой болгоход тохиромжтой сонголт болгодог.
3.2 Хязгаарлалтууд
GaN-тэй адил SiC төхөөрөмжүүд нь үйлдвэрлэлийн нарийн төвөгтэй процессуудтай, үйлдвэрлэхэд үнэтэй байдаг. Энэ нь цахилгаан эрчим хүчний систем, сэргээгдэх эрчим хүчний систем, өндөр хүчдэлийн инвертер, ухаалаг сүлжээний төхөөрөмж зэрэг өндөр үнэ цэнэтэй хэрэглээнд ашиглахыг хязгаарладаг.
3.3 Хэрэглэх газар
SiC-ийн үр ашигтай, өндөр хүчдэлийн шинж чанарууд нь үүнийг цахилгаан эрчим хүчний инвертер болон цэнэглэгч, өндөр чадлын нарны инвертер, салхины эрчим хүчний систем гэх мэт өндөр хүчин чадалтай, өндөр температурт орчинд ажилладаг цахилгаан электроникийн төхөөрөмжүүдэд өргөнөөр ашиглах боломжтой болгодог. Зах зээлийн эрэлт хэрэгцээ нэмэгдэж, технологи хөгжихийн хэрээр эдгээр салбарт SiC төхөөрөмжүүдийн хэрэглээ улам өргөжих болно.
4. Зах зээлийн чиг хандлагын шинжилгээ
4.1 GaN болон SiC зах зээлийн хурдацтай өсөлт
Одоогийн байдлаар эрчим хүчний технологийн зах зээл өөрчлөгдөж, аажмаар уламжлалт цахиурын төхөөрөмжөөс GaN болон SiC төхөөрөмж рүү шилжиж байна. Зах зээлийн судалгааны тайлангаас харахад GaN болон SiC төхөөрөмжүүдийн зах зээл хурдацтай өргөжиж байгаа бөгөөд ойрын жилүүдэд өндөр өсөлтийн замналаа үргэлжлүүлэх төлөвтэй байна. Энэ чиг хандлага нь үндсэндээ хэд хэдэн хүчин зүйлээс үүдэлтэй:
- **Цахилгаан тээврийн хэрэгслийн өсөлт**: Цахилгаан машины зах зээл хурдацтай өргөжиж байгаа тул өндөр үр ашигтай, өндөр хүчдэлийн хагас дамжуулагчийн эрэлт ихээхэн нэмэгдэж байна. SiC төхөөрөмжүүд нь өндөр хүчдэлийн хэрэглээнд өндөр гүйцэтгэлтэй тул хамгийн тохиромжтой сонголт болсонEV цахилгаан систем.
- **Сэргээгдэх эрчим хүчний хөгжил**: Нар, салхины эрчим хүч зэрэг сэргээгдэх эрчим хүч үйлдвэрлэх систем нь эрчим хүчийг үр ашигтай хувиргах технологийг шаарддаг. Эдгээр системд өндөр үр ашигтай, найдвартай SiC төхөөрөмжүүдийг өргөн ашигладаг.
- **Хэрэглээний электроникийг сайжруулах**: Ухаалаг гар утас, зөөврийн компьютер зэрэг өргөн хэрэглээний цахилгаан хэрэгсэл илүү өндөр хүчин чадалтай, батарейны ашиглалтын хугацаа уртасгах тусам GaN төхөөрөмжүүд нь өндөр давтамжтай, өндөр үр ашигтай шинж чанараараа хурдан цэнэглэгч болон тэжээлийн адаптерт улам бүр ашиглагдаж байна.
4.2 GaN болон SiC-ийг яагаад сонгох вэ?
GaN болон SiC-д ихээхэн анхаарал хандуулж байгаа нь үндсэндээ тусгай хэрэглээнд цахиурын төхөөрөмжөөс илүү сайн гүйцэтгэлтэй байдагтай холбоотой.
- **Өндөр үр ашигтай**: GaN болон SiC төхөөрөмжүүд нь өндөр давтамж, өндөр хүчдэлийн хэрэглээнд илүү сайн ажиллаж, эрчим хүчний алдагдлыг мэдэгдэхүйц бууруулж, системийн үр ашгийг дээшлүүлдэг. Энэ нь цахилгаан тээврийн хэрэгсэл, сэргээгдэх эрчим хүч, өндөр хүчин чадалтай хэрэглээний цахилгаан хэрэгсэлд онцгой ач холбогдолтой юм.
- **Бага хэмжээ**: GaN болон SiC төхөөрөмжүүд нь илүү өндөр давтамжтай ажиллах боломжтой тул эрчим хүчний дизайнерууд идэвхгүй бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хэмжээг багасгаж, улмаар эрчим хүчний системийн нийт хэмжээг багасгадаг. Энэ нь хэрэглээний цахилгаан хэрэгсэл, сансрын тоног төхөөрөмж гэх мэт жижиг загвар, хөнгөн загвар шаарддаг програмуудад маш чухал юм.
- ** Найдвартай байдлыг нэмэгдүүлэх**: SiC төхөөрөмжүүд нь өндөр температур, өндөр хүчдэлийн орчинд онцгой дулааны тогтвортой байдал, найдвартай байдлыг харуулдаг бөгөөд энэ нь гадны хөргөлтийн хэрэгцээг бууруулж, төхөөрөмжийн ашиглалтын хугацааг уртасгадаг.
5. Дүгнэлт
Орчин үеийн эрчим хүчний технологийн хувьсалд хагас дамжуулагч материалын сонголт нь системийн гүйцэтгэл болон хэрэглээний боломжид шууд нөлөөлдөг. Цахиур нь уламжлалт эрчим хүчний хэрэглээний зах зээлд ноёрхсон хэвээр байгаа ч GaN болон SiC технологи нь боловсорч гүйцсэн үед үр ашигтай, өндөр нягтралтай, өндөр найдвартай эрчим хүчний системийн хамгийн тохиромжтой сонголт болж байна.
GaN нь хэрэглэгчдэд хурдан нэвтэрч байнаэлектроникөндөр давтамжтай, өндөр үр ашигтай шинж чанараараа харилцаа холбооны салбарууд, харин SiC нь өндөр хүчдэл, өндөр хүчин чадалтай хэрэглээнд өвөрмөц давуу талтай нь цахилгаан тээврийн хэрэгсэл болон сэргээгдэх эрчим хүчний системийн гол материал болж байна. Зардал буурч, технологи хөгжихийн хэрээр GaN болон SiC нь цахиурын төхөөрөмжийг илүү өргөн хүрээний хэрэглээнд орлуулж, эрчим хүчний технологийг хөгжлийн шинэ үе шатанд оруулах төлөвтэй байна.
GaN болон SiC-ийн удирдсан энэхүү хувьсгал нь эрчим хүчний системийг зохион бүтээх арга барилыг өөрчилөөд зогсохгүй өргөн хэрэглээний электроникоос эрчим хүчний менежмент хүртэлх олон салбарт гүнзгий нөлөөлж, илүү үр ашигтай, байгаль орчинд ээлтэй чиглэл рүү түлхэх болно.
Шуудангийн цаг: 2024 оны 8-р сарын 28