Карбид кремния сделает гибриды экономичнее

Слева – кремниевый силовой транзистор на подложке, справа – аналогичный ему по возможностям транзистор на карбиде кремния

Фотография: Toyota Motors

Компания Toyota объявила о результатах испытаний гибридных автомобилей, оснащенных силовой электроникой, в которой стандартный кремний заменен на карбид кремния. Даже без дополнительной оптимизации существующих машин под новую электронику их пробег на том же количестве топлива вырос на пять процентов. По расчетам инженеров компании, в дальнейшем эта цифра может увеличится вдвое. Гибриды представили на автомобильной выставке Automotive Engineering Exposition 2015, проходившей в Йокогаме с 20 по 22 мая.

В современных гибридах и электромобилях кремний используется в биполярных транзисторах с изолированным затвором и диодах. На них основано управление повышающим преобразователем тока и инвертором, обеспечивающими работу электромоторов. Toyota заменила такие транзисторы и диоды на МОП-транзисторы (полевые транзисторы со структурой металл-оксид-полупроводник), выполненные на основе подложки из карбида кремния диаметром в 100 мм. Испытания обновленной силовой электроники проводились на гибридной модели Toyota Camry, в остальном ничем не отличавшейся от «кремниевой» версии. 

Преимуществом карбида кремния является большая ширина запрещенной зоны (2,4–3,1 электронвольта против 1,1-1,2 у кремния), способность работать в качестве полупроводника до 600 градусов Цельсия и вдесятеро более высокое напряжение пробоя. Благодаря этому силовую электронику на его базе можно делать намного более компактной. В случае гибридной Camry общий объем управляющего модуля электромоторов удалось уменьшить на 80 процентов по объему. Кроме того, способность переносить более высокие нагрузки позволила более энергично передавать ток при регенеративном торможении, не опасаясь при этом перегрева и выхода из строя силовой электроники. Кроме того, карбид кремния обладает меньшим сопротивлением, что также экономит топливо. 

Испытания на живучесть новой силовой электроники на карбиде кремния компания планирует проводить еще несколько лет, а появление новинки на серийных гибридах автогиганта планируется лишь к 2020 году.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.