Edullisempi korkeajännitekytkin

North Carolina State Universityn tutkijat ovat kehittäneet korkeajännitteisen ja korkeataajuisen piikarbidisen (SiC) tehokytkinpaketin, joka voisi maksaa paljon vähemmän kuin saman luokituksen erilliset SiC-tehokytkimet.

Laajan kaistaeron puolijohteet, kuten piikarbidi, osoittaa merkittävää potentiaalia käytettäväksi korkea- ja keskijännitteen tehopiireissä, koska niillä on kyky toimia tehokkaasti korkeammilla jännitteillä.

Tällä hetkellä kuitenkin niiden kalleus vaikeuttaa niiden laajaa käyttöönottoa ohi vallitsevan alan standardin eli eristetyn portin bipolaaritransistorien (IGBT). Ne on valmistettu piistä ja toimivat yleensä hyvin, mutta niistä koituu suuria energiahäviöitä, kun ne kytketään päälle ja pois päältä.

Uusi SiC-tehokytkin kuitenkin voisi maksaa noin puolet perinteisen korkean jännitteen SiC-ratkaisun kustannuksista, arvioivat tutkijat Alex Huang ja Xiaoqing Song, NC Staten FREEDM Systems Centeristä.

Edullisuuden lisäksi, korkeajännitteinen tehokytkin ylläpitää SiC-piirien korkeaa hyötysuhdetta ja suurta kytkentänopeutta. Toisin sanoen, se ei menetä niin paljon energiaa, kun se kytketään päälle tai pois päältä.

Uudessa FREEDM Super-cascodessa 12 pienempää SiC-tehopiiriä on kytketty sarjaan saavuttaen tehoarvot 15 kilovolttia ja 40 ampeeria. Se vaatii vain yhden porttisignaalin kytkeä päälle ja pois, joten se on helposti toteutettavissa eikä on niin monimutkainen kuin IGBT sarjakytkentään perustuvat ratkaisut.

Tehopiiri pystyy myös toimimaan laajoilla lämpötilan ja taajuuksien alueilla ansiosta taitoa lämmönhävikkiin, kriittinen tekijä tehopiirien komponenteissa.

Nykyään ei ole kaupallisesti saatavilla korkeajännitteisiä SiC-komponentteja jännitteille yli 1,7 kV, mutta FREEDM Super-cascode ratkaisu avaa tietä kehittää suuria määriä tehokytkimiä läpilyöntijännitteille 2,4 kV - 15 kV, toteavat tutkijat yliopistonsa tiedotteessa.