تطبيقات كربيد السيليكون

يتميز كربيد السيليكون بخصائص مهمة، مثل اتساع فجوة النطاق الترددي العالي، ومجال الانهيار الكهربائي العالي، والموصلية الحرارية العالية، ومعدل انجراف تشبع الإلكترونات العالي. ويمكنه تلبية متطلبات الأجهزة في التطوير العلمي والتكنولوجي في ظروف معقدة، مثل درجات الحرارة العالية، والطاقة العالية، والجهد العالي، والتردد العالي. وقد استُخدم على نطاق واسع في إلكترونيات الطاقة، ومركبات الطاقة الجديدة، وتخزين الطاقة، والتصنيع الذكي، والخلايا الكهروضوئية، والنقل بالسكك الحديدية، وغيرها من المجالات. ويمكن القول إن “كربيد السيليكون هو كل شيء”.

تطبيقات كربيد السيليكون في مركبات الطاقة الجديدة

في قطاع مركبات الطاقة الجديدة، أصبح تطبيق تقنية كربيد السيليكون عاملاً أساسياً في تحسين أداء المركبات الكهربائية والهجينة. تُعزز أجهزة كربيد السيليكون، بفضل موصليتها الحرارية العالية، وقوة مجال الانهيار الكهربائي العالية، وخصائصها الميكانيكية الممتازة، كفاءة وموثوقية أنظمة القيادة الكهربائية، وأنظمة الشحن، وأنظمة إدارة الطاقة بشكل كبير.

تطبيقات كربيد السيليكون في القيادة الذكية وإنترنت المركبات

في ظل التطور السريع للقيادة الذكية وإنترنت المركبات، تخترق تقنية كربيد السيليكون، بأدائها المتفوق، تدريجيًا مجالات رئيسية مثل أنظمة الاستشعار، ووحدات معالجة البيانات، ووحدات الاتصالات، مما يُحسّن أداء النظام وموثوقيته بشكل كبير.

تطبيقات كربيد السيليكون في الأنظمة الكهروضوئية

في الأنظمة الكهروضوئية، تُشكّل المكونات الأساسية، مثل العاكسات، ووحدات التحكم MPPT، ووحدات تحويل تخزين الطاقة، متطلبات متعددة على أجهزة الطاقة، بما في ذلك الكفاءة العالية، ومقاومة الجهد العالي، والتشغيل في درجات حرارة عالية، والتصغير. وتشهد أجهزة السيليكون التقليدية انخفاضًا كبيرًا في كفاءتها في بيئات الجهد العالي ودرجات الحرارة العالية، مما يجعلها غير قادرة على تلبية متطلبات كثافة الطاقة المتزايدة لمحطات الطاقة الكهروضوئية.

تطبيقات كربيد السيليكون في اتصالات الجيل الخامس

في تطبيقات مثل الاتصالات اللاسلكية وأنظمة الرادار، تُشكّل أجهزة التردد اللاسلكي (RF) جوهر نقل الإشارات ومعالجتها، ويُعد أداؤها بالغ الأهمية لاستقرار النظام. تتميز أجهزة التردد اللاسلكي (RF) المصنوعة من كربيد السيليكون شبه العازل، بفضل خصائصها ذات فجوة النطاق العريض، بمزايا مثل انخفاض الفقد، وعرض النطاق الترددي العالي، وكثافة الطاقة العالية، مما يجعلها مُمكّنًا رئيسيًا لأنظمة الجيل الخامس (5G) والاتصالات العسكرية من الجيل التالي.

تطبيقات كربيد السيليكون في شبكات الطاقة

يمكن لكربيد السيليكون تعزيز شبكات الطاقة بشكل كبير من خلال تحسين كفاءة وقدرة نقل وتوزيع الطاقة. يمكن لركائز كربيد السيليكون العمل في درجات حرارة وجهد وترددات أعلى، مما يجعل مكونات مثل المحولات، ومعدات التبديل، والمحولات أصغر حجمًا وأكثر كفاءة، مما يقلل من فقدان الطاقة ويحسن جودة الطاقة.

تطبيقات كربيد السيليكون في الطائرات منخفضة الارتفاع

أصبحت الطائرات الجديدة، ممثلةً في الإقلاع والهبوط العمودي الكهربائي (eVTOL)، محورًا رئيسيًا في اقتصاد الطيران منخفض الارتفاع العالمي، ومن المتوقع أن تصبح صناعة جديدة بقيمة تريليون دولار. بفضل قفزات كفاءتها العالية وابتكاراتها خفيفة الوزن، تُسهم أجهزة SiC MOSFET في دفع عجلة صناعة الطائرات العمودية الكهربائية (eVTOL) من المرحلة التجريبية إلى التشغيل التجاري. وقد أصبحت أجهزة SiC MOSFET مكونًا أساسيًا في أنظمة طاقة الطائرات العمودية الكهربائية (eVTOL)، وسيدفع أداؤها المُحسّن وتكاليفها المنخفضة هذه الصناعة إلى تطبيقات واسعة النطاق.

تطبيقات كربيد السيليكون في الذكاء الاصطناعي

أصبحت الكهرباء أحدث عقبة تُهدد تقدم الذكاء الاصطناعي. ويصاحب النمو السريع في قوة الحوسبة للذكاء الاصطناعي ارتفاع في استهلاك الطاقة، مما يؤثر بشكل كبير على الطلب الاجتماعي العادي على الطاقة. فإذا أخذنا مراكز البيانات الأمريكية كمثال، فمن المُتوقع أن تستهلك بحلول عام 2030 ما يصل إلى 9% من توليد الكهرباء في البلاد، أي ما يُعادل تقريبًا الإنتاج السنوي لـ 40 محطة طاقة نووية متوسطة الحجم.

مع هذا الحجم الكبير من استهلاك الكهرباء، يُعدّ خفض استهلاك الطاقة بنسبة 0.1% عاملًا بالغ الأهمية. ولمعالجة هذا النقص المُلح في الكهرباء، يُواصل القطاع الصناعي العالمي استكشاف جميع الخيارات المُتاحة. على سبيل المثال، طورت شركة ON Semiconductor سلسلة جديدة من ترانزستورات MOSFETs المصنوعة من السيليكون وترانزستورات MOSFETs المصنوعة من كربيد السيليكون.

تطبيقات كربيد السيليكون في صناعة الروبوتات

تتشابه الروبوتات ومركبات الطاقة الجديدة بشكل كبير في بنيتها التقنية. يمكن نقل رقائق السيارات إلى تطبيقات الروبوتات، ولكن يجب أن تتكيف مع متطلبات الأداء المختلفة. على سبيل المثال، تتميز أشباه موصلات الطاقة، بالإضافة إلى أنظمة السيارات، بقدرات تقنية قابلة للتطبيق على وحدات تحكم محركات الوصلات الروبوتية. ويتزايد الطلب على التحكم الفعال في الطاقة في سوق الروبوتات الناشئة بسرعة.