Comments 27
Еще пять лет назад я щупал полевые транзисторы на основе SiC от компании Cree. Это были самые крутые транзисторы на рынке. Они очень хорошо себя проявили в тестах на потери. Только вот цена их была заоблачной. Не знаю, как сейчас обстоит дело.
Я недавно читал интервью CEO Cree, он говорит, что все ещё существенно дороже кремния, но они быстро наращивают объемы, и многие конечные продукты можно делать дешевле. Они активно лезут в автопром, и если все получится нормально, то с тамошними объемами и для всех остальных должно стать сравнимо с кремнием.

Дай бог, чтобы у них получилось. Потому что материал действительно стоящий в силовой электронике, по сравнению с просто кремнием. Это можно сделать силовые блоки еще мощнее в тех же габаритах или еще компактнее и легче в тех же мощностях. Да и в случае с батарейным питанием это играет не последнюю роль.

Применяю SiC mosfet C2M1000170D (volfspeed-cree) 1700В, 5А, стоит 5$ на digikey 10$ на mouser, 790руб в ЧиДе. Так что цена на уровне обычных 1000-1200В мосфетов. Можно даже во флайбэки ставить)
Только вот цена их была заоблачной
Ой, это смотря как посмотреть. Очень часто устройство на SiC выходит дешевле. Просто если смотреть на электромобильчики и самосвалы, то переход на SiC глобально не ведет ни к чему, кроме повышения КПД за счет снижения потерь. А вот если у нас какой нибудь активный выпрямитель для ветряка или инвертор для солнца или UPS online, то переход на SiC становится сильно интереснее. Поясню…

0) Переход с IGBT на SiC повышает КПД, как в электроприводе, но не ведет с экономии, ок.

1) SiC позволяет значительно повысить частоту работы преобразователя, а следовательно — уменьшить индуктивность дросселей и трансформаторов, а следовательно и их размер. Это ведет к значительному снижению стоимости.

2) SiC все по той же причине (рост частоты) позволяет уменьшить конденсаторы, что так же снижает стоимость. При этом часто переход на SiC позволяет часто отказаться от электролитов и перейти полностью на пленку, что сразу в разы повышает срок службы и надежность устройства.

Как итог: если берем сравнение не «SiC vs IGBT», а «устройство на SiC vs устройство на IGBT», то в большинстве случаев себестоимость устройства на SiC будет существенно ниже или в худшем случае такая же, но с гораздо лучшими ТТХ, например, по ресурсу и габаритам.

Не знаю, как сейчас обстоит дело
За последние 2-3 года просела примерно на 40-60%, а диоды сейчас вообще по цене семечек взять можно.
Как итог: если берем сравнение не «SiC vs IGBT», а «устройство на SiC vs устройство на IGBT», то в большинстве случаев себестоимость устройства на SiC будет существенно ниже или в худшем случае такая же, но с гораздо лучшими ТТХ, например, по ресурсу и габаритам.
Это ровно те слова, которые везде говорят представители Cree. Приятно услышать со стороны потребителей, что это действительно так.
SiC позволяет значительно повысить частоту работы преобразователя, а следовательно — уменьшить индуктивность дросселей и трансформаторов, а следовательно и их размер. Это ведет к значительному снижению стоимости.
Благодаря увеличению КПД и росту частоты преобразования можно также существенно снизить массогабаритные параметры радиаторов, в некоторых случаях избавиться от активного охлаждения, уменьшить размеры корпуса изделия, что снова ведёт к удешевлению.
А если говорить об ИБП, уплотнение и снижение тепловой эмиссии позволит существенно сэкономить на кондиционировании и занимаемой площади в датацентрах.
Благодаря увеличению КПД и росту частоты преобразования
А вот это взаимоисключающие параметры :)) С ростом частоты увеличиваются и динамические потери, следовательно кпд падает. С охлаждением и размером радиатора не так однозначно все и уже сильно от задачи зависит.
Это если транзистор один и от же, то параметры взаимоисключающие. А если на SiC перейти, то, по сравнению с кремнием, улучшится и то, и другое.
офф Как-то встречалось, что в 1980-х советские ученые для венерохода разрабатывали электронику на полупроводниковых алмазах.
Я, кстати, не вижу, как алмаз может заменить кремний и что-то сделать с законом Мура. А вот для экстремальных применений и просто как теплопродящая подложка для силовых приборов он вполне может взлететь, когда подешевеет.
Нормально закрытые JFET тоже разрабатываются ...

У них "выращивается" исходно обеднённый канал и через затвор индуцируется проводимость как у FET?


А по поводу "подложка" — "тело" — "карман", наверное, надо сообразно контексту переводить. Раз так много случаев.

У них «выращивается» исходно обеднённый канал и через затвор индуцируется проводимость как у FET?
Да, все так. Насколько я понимаю технологию там при помощи дополнительных слоев (скрытых затворов) создаётся структура, в которой где-то в канале имеется резкий и потому нормально закрытый переход.
image
Спасибо за статью, было очень интересно, даже не столько из-за SiC сколько от рассмотрения различных силовых приборов с интересными иллюстрациями. А насчет SiC — похоже действительно материал очень даже пригодный и в отличии от GaN есть свой «родной» окисел. Единственно что у него очень много полиморфных модификаций, но видимо постепенно и это изящно научились контролировать)
SiO2 — не совсем «родной» окисел для карбида, но все же ситуация намного лучше, чем у других материалов. Я, кстати, видел статьи, где в качестве оксида для SiC используется Al2O3. Что касается модификаций, то да, 4H и 6H научились достаточно хорошо получать. Самое интересное будет, когда размер пластин с 100-150 мм на 200 смогут перевести — это должно радикально снизить цены.
Да, себестоимость должна уменьшиться. Кстати, в статье Вы вроде не затрагивали вопрос о радиационной стойкости приборов на SiC, будет ли он лучше в этом плане? Вроде как в широкозонных полупроводниках энергии образования структурных дефектов больше да и ионизовать их труднее, но с другой стороны в полевых приборах скорее важнее не сам полупроводник, а накопление заряда в изолирующих слоях.
Во-первых, хочу обратить внимание на то, что нет «радиационной стойкости материала», она есть только у вполне конкретных структур. Я могу, например, показать на кремнии функционально идентичные чипы со стойкостью по дозе, различающейся на шесть порядков — за счёт применения специальной схемотехники и топологии на примерно таком же техпроцессе. Если лезть в технологию, то можно добиться лучших результатов на той же схемотехнике.

Имеющиеся данные по радстойкости силовых приборов на SiC говорят примерно то же самое: она может различаться на порядки. Из узких мест необходимо отметить плохую границу карбида и оксида кремния, в которой под дозой накапливаются дефекты, сдвигающие порог транзистора, а также то, что в силовых приборах важно влияние катастрофических одиночных эффектов, приводящих к пробою подзатворного оксида и падению пробивного напряжения из-за накопления дефектов в активной области.
В целом известные мне результаты испытаний довольно хорошие, но не выдающиеся. Единственное, что точно можно сказать — есть потенциал и для использования в космосе, и для улучшения параметров, потому что сейчас речь идёт о тестах коммерчески доступных приборов, а не о разработке спецстойких. Хотя статья о замене SiO2 на Al2O3, которую я видел, она как раз про повышение радстойкости.
Успехи Cree обусловлены ростовой технологией, созданной в ЛЭТИ Ю.М. Таировым, В.Ф. Цветковым и их коллегами, но почему-то это не афишируется, и здесь тоже не упомянуто. Вот статья.
Честно говоря, не вижу из статьи, как успехи Cree обусловлены чем-то, кроме их собственной многолетней упорной работы. Это примерно как если кто-то решит заняться карбидом кремния, прочитав эту статью, то все результаты будут моей заслугой. Я понимаю разочарование профессора Таирова, но говорить, что Cree ему чем-то обязаны, просто некрасиво.

Зато вижу очередную историю о том, как в СССР был погублен прекрасный научный задел.
Кстати, диоды на основе SiC применяются уже давно в силовой электронике. Помню ещё лет 6-8 назад применял диоды от Cree в мощных корректорах коэффициента мощности (PFC). Стоили они тогда примерно в два раза больше таких же кремниевых, но давали хороший прирост в КПД.
Да ведь даже казалось бы привычные частотники стали доступны простым людям не так давно, а оказалось что не так оно и просто. Но перспективы интересные,
Класс! Спасибо!
Долгонько, однако, от первых опытов Лосева со светодиодами на SiC до серийного изделия — почти полвека.
А ещё, вообще самый первый светодиод тоже был на SiC — в 1907 году его сделал Раунд, ассистент Маркони.
Я возможно не все понял из написанного. Но все же спрошу:
Появились универсальные зарядки для бытовой электроники до ноутбуков включительно на CaN, и это революция.
image

Но ничего не слышно про подобные устройства на SiC. Почему так?
Потому что на маленьких мощностях и низких напряжениях GaN выгоднее, чем SiC. У них сильно пересекающие, но все же разные сферы применения. SiC больше про высокие (650+) напряжения и большие мощности (датацентры, транспорт, энергетика), а GaN — про более высокие частоты (то есть компактные потребительские решения и питание небольших плат) и про СВЧ (а именно 5G).
Only those users with full accounts are able to leave comments. Log in, please.