AL1885 AL1885 AlSiC صفيحة قاعدة كربيد السيليكون الألومنيوم IGBT

وصف صفيحة قاعدة كربيد السيليكون من الألومنيوم IGBT

تم استخدام AlSiC لأول مرة في ركيزة رقاقة الرادار العسكرية الأمريكية لتحل محل نحاس التنجستن. بعد الاستبدال ، يكون تأثير تبديد الحرارة ممتازًا ، وفقدان الوزن الإجمالي للرادار هو 10 كجم ، مما يجعل مادة كربيد الألومنيوم والسيليكون تجذب الانتباه. تولد وحدات IGBT (ترانزستور ثنائي القطب معزول البوابة) عالية التيار كمية كبيرة من الحرارة أثناء التشغيل. وعادة ما تُستخدم مادة AlSiC لتصنيع ركيزة IGBT، ويتم تغليف وحدة IGBT عالية الطاقة بإحكام، بحيث يمكن استخدام الرقاقة في الاهتزازات ودرجات الحرارة العالية والغبار. إن لوحة قاعدة كربيد السيليكون IGBT المصنوعة من الألومنيوم والسيليكون خفيفة للغاية، حيث يبلغ وزنها ثلث وزن النحاس فقط، ولكن قوة ثنيها جيدة مثل الفولاذ. وهذا يجعلها ممتازة في الأداء الزلزالي وتتفوق على الركيزة النحاسية. لذلك، في التعبئة الإلكترونية عالية الطاقة، تعتبر ألواح قاعدة كربيد السيليكون IGBT المصنوعة من الألومنيوم كربيد السيليكون مواد لا يمكن الاستغناء عنها بسبب مزيجها الفريد من الموصلية الحرارية العالية، ومعامل التمدد الحراري المنخفض، وقوة الانثناء.

مواصفات ألواح قاعدة كربيد السيليكون IGBT المصنوعة من كربيد السيليكون من الألومنيوم

تطبيقات صفيحة قاعدة كربيد السيليكون IGBT المصنوعة من الألومنيوم

صفيحة قاعدة كربيد السيليكون IGBT المصنوعة من الألومنيوم السليكونية لها التطبيقات التالية:

1. جر السيارات والمركبات الكهربائية (EV):

تُستخدم ألواح قاعدة AlSiC على نطاق واسع في إلكترونيات الطاقة في السيارات الكهربائية والهجينة. وتشمل التطبيقات الرئيسية عاكس الجر الرئيسي، الذي يتحكم في المحرك الكهربائي، بالإضافة إلى محولات التيار المستمر - التيار المستمر وأجهزة الشحن على متن السيارة. تعمل طبيعتها خفيفة الوزن على تحسين كفاءة السيارة، بينما تضمن إدارتها الحرارية الممتازة ومطابقتها CTE الموثوقية على المدى الطويل في ظل ظروف تدوير درجات الحرارة القاسية.

2. محركات المحركات الصناعية والأتمتة:

في البيئات الصناعية، تُعد AlSiC ضرورية لمحركات المحركات عالية الطاقة ومحركات المؤازرة التي تتحكم في الآلات في المصانع. كما أنها تستخدم في أنظمة التسخين بالحث الحثي عالية التردد ومعدات اللحام الصناعية. تمنع الصلابة العالية للمادة والأداء الحراري للمادة الفشل في العمليات المستمرة والمتطلبة.

3. أنظمة الطاقة المتجددة:

تعد هذه المادة مكونًا رئيسيًا في محولات الطاقة الشمسية ومحولات توربينات الرياح. فهي تعمل على إدارة الحرارة من أشباه موصلات الطاقة بفعالية مع تحمل تقلبات درجات الحرارة البيئية الخارجية. وتُعد مادة CTE المتطابقة ضرورية للموثوقية طويلة الأجل (أكثر من 20 سنة) المطلوبة في هذه الأنظمة.

4. النقل بالسكك الحديدية:

تُستخدم ألواح قاعدة AlSiC في محولات الجر وأنظمة الدفع للقطارات عالية السرعة والترام والقاطرات. فهي توفر القوة الميكانيكية اللازمة وموثوقية التدوير الحراري للتعامل مع الاهتزازات العالية ومستويات الطاقة العالية التي تواجهها عمليات السكك الحديدية.

5. نقل الطاقة والبنية التحتية للشبكة:

توجد في محطات محولات التيار المباشر عالي الجهد (HVDC) وأجهزة أنظمة نقل التيار المتردد المرنة (FACTS). وتتطلب هذه الأنظمة أقصى درجات الموثوقية والتعامل مع الطاقة، وهو ما توفره الخصائص الحرارية والميكانيكية المستقرة التي تتميز بها AlSiC.

6. إمدادات الطاقة غير المنقطعة (UPS) ومراكز البيانات:

في أنظمة إمدادات الطاقة غير المنقطعة عالية الطاقة التي تحمي مراكز البيانات والبنية التحتية الحيوية، تُستخدم ألواح AlSiC الأساسية في وحدات IGBT لوحدات تحويل الطاقة. تسمح إدارتها الحرارية الفائقة بكثافة طاقة أعلى وتصميمات أكثر إحكامًا وموثوقية.

تعبئة الألومنيوم كربيد السيليكون IGBT لوحة قاعدة IGBT

نستخدم الختم المفرغ من الهواء لملء الكرتون لمنع التصادم. يتم توخي الحذر الشديد لتجنب أي تلف قد يحدث أثناء تخزين أو نقل لوحة قاعدة كربيد السيليكون IGBT المصنوعة من كربيد السيليكون الألومنيوم.

الأسئلة الشائعة

س 1: في تطبيق عاكس الجر الخاص بالسيارات، نواجه تدويرًا مستمرًا للطاقة. كيف تعمل لوحة قاعدة AlSiC على وجه التحديد على تحسين الموثوقية على المدى الطويل مقارنةً بالنحاس التقليدي؟

ج1: تعالج AlSiC بشكل مباشر التحدي الأساسي المتمثل في التعب الميكانيكي الحراري في تدوير الطاقة. على عكس النحاس، الذي يختلف معامل التمدد الحراري (CTE) اختلافًا كبيرًا عن الركائز الخزفية (مثل AlN أو Si₃N₄) داخل الوحدة النمطية الخاصة بك، يمكن تصميم معامل التمدد الحراري (CTE) الخاص بـ AlSiC ليكون متطابقًا بشكل شبه مثالي. يقلل هذا التطابق القريب من CTE بشكل كبير من الضغط على وصلات اللحام الحرجة بين الطبقات أثناء تقلبات درجات الحرارة. والنتيجة هي انخفاض كبير في إجهاد اللحام والتشقق والتفكك، مما يؤدي إلى عمر أطول بكثير ويمكن التنبؤ به في ظل الظروف القاسية للمركبة الكهربائية.

س2: تعمل محركات المحركات الصناعية لدينا في بيئات عالية الاهتزاز. ما هي الفوائد الهيكلية لاستخدام صفيحة قاعدة AlSiC؟

ج2: توفر مادة AlSiC خصائص ميكانيكية فائقة مثالية للإعدادات عالية الاهتزاز. إنها مادة مركبة ذات صلابة وقوة محددة تتجاوز بكثير الألومنيوم النقي وتضاهي المواد الأثقل بكثير مثل الفولاذ أو الحديد الزهر. وتعد هذه الصلابة العالية أمرًا بالغ الأهمية لأنها تضمن أن تحافظ صفيحة القاعدة على تسطيح ممتاز تحت الضغط الميكانيكي والحمل الحراري. تضمن صفيحة القاعدة المسطحة التلامس الأمثل مع المشتت الحراري الخارجي، مما يمنع البقع الساخنة وتدهور الواجهة الحرارية. في نهاية المطاف، تحمي هذه السلامة الهيكلية وحدة الطاقة بأكملها من الأعطال الناجمة عن الاهتزاز، مما يجعلها قوية للآلات الثقيلة والمكابس وغيرها من التطبيقات الصناعية الصعبة.

س3: نحن نصمم من أجل كثافة طاقة أعلى في محولات الطاقة الشمسية من الجيل التالي. هل يمكن أن تساهم ألواح قاعدة AlSiC في تصميم أكثر إحكاماً؟

ج3: بالتأكيد. يُعد AlSiC مادة تمكين رئيسية لتحقيق كثافة طاقة أعلى. حيث تسمح لها الموصلية الحرارية العالية بسحب الحرارة بكفاءة بعيدًا عن رقائق IGBT والصمام الثنائي، مما يتيح لها العمل بتيارات أعلى دون تجاوز حدودها الحرارية. وهذا يعني أنه يمكنك إما توليد المزيد من الطاقة من وحدة من نفس الحجم أو تصميم وحدة مدمجة أكثر للحصول على نفس ناتج الطاقة. وعلاوة على ذلك، يمكن أن تسمح قدرتها الممتازة على الانتشار الحراري في بعض الأحيان بتبسيط أو تصغير حجم نظام التبريد الثانوي (على سبيل المثال، بالوعة حرارية أصغر أو سرعة أقل للمروحة)، مما يساهم في تصغير النظام بشكل عام وتقليل الوزن.