MOSFET များကို နားလည်ခြင်းနှင့် စွမ်းအင်စီမံခန့်ခွဲမှုတွင် ၎င်းတို့၏ အခန်းကဏ္ဍ

Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors (MOSFETs) သည် ပြန်လည်ဖြည့်တင်းနိုင်သော စွမ်းအင် အိုင်းဗားတာများမှ စတင်၍ လျှပ်စစ်ကား အားသွင်းစခန်းများအထိ အသုံးပြုရာတွင် စွမ်းအင်စီးဆင်းမှုကို တိကျစွာ ထိန်းချုပ်နိုင်စေရန် ခေတ်မီ စွမ်းအင်စီမံခန့်ခွဲမှုစနစ်များ၏ အခြေခံကို ဖွဲ့စည်းပေးပါသည်။ ဆုံးရှုံးမှုအနည်းငယ်ဖြင့် အလွန်မြန်ဆန်စွာ ပြောင်းလဲနိုင်သည့် စွမ်းရည်ရှိခြင်းကြောင့် စွမ်းဆောင်ရည်၊ အပူစီမံခန့်ခွဲမှုနှင့် စနစ် ယုံကြည်စိတ်ချရမှုတို့ကို ဟန်ချက်ညီစေရန်အတွက် MOSFET များသည် မရှိမဖြစ် အရေးပါပါသည်။

ခေတ်မီစွမ်းအင်စနစ်များအတွက် ဘာကြောင့် Power MOSFETs များသည် အရေးပါသနည်း

စက်မှုလုပ်ငန်းအတွက် DC-DC ပြောင်းလဲစက်များနှင့် မော်တာများသည် 100 kHz မှ 1 MHz အထိရှိသော ကြိမ်နှုန်းများတွင် အလွန်ကောင်းမွန်စွာ အလုပ်လုပ်နိုင်သောကြောင့် Power MOSFET များကို အဓိကအားဖြင့် အသုံးပြုကြသည်။ ရိုးရာ မက္ကမ်းနစ် ရီလေများ သို့မဟုတ် ဘိုလီပိုလာ ထရာန်ဆစ္စတာများနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက -55 ဒီဂရီစင်တီဂရိတ်မှ 175 ဒီဂရီစင်တီဂရိတ်အထိ အပူချိန်ပြောင်းလဲမှုများကို ခံနိုင်ရည်ရှိပြီး MOSFET များသည် အလွန်ကောင်းမွန်စွာ အလုပ်လုပ်နိုင်သည်။ ထို့အပြင် ၎င်းတို့သည် စီးဆင်းမှုဆုံးရှုံးမှုကို အနီးစပ်ဆုံး 40 ရာခိုင်နှုန်းခန့် လျှော့ချပေးနိုင်သည်။ ဤကဲ့သို့သော အပူချိန်အကန့်အသတ်များကို ခံနိုင်ရည်ရှိမှုကြောင့် ကြီးမားသော ဘက်ထရီသိုလှောင်မှုစနစ်များအတွက် အလွန်အရေးကြီးပါသည်။ အမြင့်ဆုံးအချိန်များတွင် လျှပ်စစ်ဓာတ်အားလိုအပ်ချက်များ မြင့်တက်လာသောအခါ ဤသေးငယ်သော အလုပ်သမားများသည် 99.2 ရာခိုင်နှုန်းနီးပါး တိကျမှုဖြင့် စွမ်းအင်ထုတ်လွှတ်မှုကို စီမံခန့်ခွဲပေးနိုင်ပြီး ကြီးမားသော လျှပ်စစ်ဓာတ်အားပေးစနစ်များနှင့် ကိုင်တွယ်ရာတွင် အလွန်အရေးပါပါသည်။

MOSFET လည်ပတ်မှုနှင့် ဖွဲ့စည်းပုံ၏ အခြေခံများ

MOSFET ၏ အခြေခံဖွဲ့စည်းပုံတွင် ဂိတ် (gate)၊ ဒရိန် (drain) နှင့် ဆိုး(source) ဟူ၍ အဓိကအစိတ်အပိုင်းသုံးခုပါဝင်ပါသည်။ ဂိတ်သည် ပစ္စည်း၏ လျှပ်စီးကူးမှုကို ထိန်းချုပ်ပေးပြီး ဒရိန်မှာ လျှပ်စီးမှုထွက်ရာဖြစ်ကာ ဆိုးမှာ လျှပ်စီးမှုဝင်ရာဖြစ်ပါသည်။ ဂိတ်တွင် ဗို့အားပေးလိုက်ပါက ဒရိန်နှင့် ဆိုးကြားတွင် လျှပ်စစ်စီးဆင်းမှုအတွက် လမ်းကြောင်းဖြစ်ပေါ်စေသည့် လျှပ်စစ်ကွင်းကို ဖန်တီးပေးပါသည်။ ဤသည်မှာ ပစ္စည်းအတွင်းသို့ လျှပ်စီးမှုစီးဆင်းမှုကို ဖြစ်ပေါ်စေသည့်အချက်ဖြစ်ပါသည်။ အများအားဖြင့် အမြင့်ဆုံးစွမ်းအင်သုံးပစ္စည်းများတွင် N-Channel Enhancement Mode MOSFET များကို အသုံးပြုကြပြီး ဖွင့်ထားစဉ်အတွင်း အလွန်နိမ့်သော ခုခံမှုရှိပါသည်။ တချို့မော်ဒယ်များတွင် ခုခံမှု 1 milliohm အထိ ရှိနိုင်ပြီး အခြားအမျိုးအစားများနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက ဤပစ္စည်းများသည် လည်ပတ်စဉ်အတွင်း စွမ်းအင်ပိုမိုနည်းပါးစွာ ဆုံးရှုံးမှုရှိပါသည်။

ပါရာမီတာ	ဆီလီကွန် MOSFET	SiC MOSFET	Gan mosfet
ပိတ်ဖွင့်အမြန်နှုန်း	100–500 kHz	1–5 MHz	10–50 MHz
အများဆုံးစွမ်းအား	900 V	1,700 V	650 V
အပူချိန်ကန့်သတ်ချက်	175°C	၂၀၀°စီ	150°C

အပြောင်းအလဲဖြစ်နေသော ဝန်အောက်တွင် ထိရောက်သော ပိတ်ဖွင့်စွမ်းဆောင်ရည်

အက်ဒါပတ်စ် ဂိတ် မော်ဒယ်များနှင့် အပူချိန်အလိုက် Rdson ပြင်ဆင်မှုများဖြင့် ဝန်အပြောင်းအလဲများကို MOSFET များက အလိုက်သင့်ညှိနှိုင်းပေးပါသည်။ မိုက်ခရိုစကက်ထက် အတွင်း ဝန်များ 10% မှ 100% အထိ ပြောင်းလဲသည့်အခါတွင်ပါ ဆာဗာ ပါဝါ စပလိုင်များတွင် အဆင့်ဆင့် ချိတ်ဆက်ထားသော အဆင့်များကို အသုံးပြု၍ 94% အထိ ထိရောက်မှုရှိပါသည်။ ဤတုံ့ပြန်မှုမြန်ဆန်မှုသည် ကားများရှိ လှုပ်ရှားမှု အိန်းဗတ်တာများတွင် ဗို့အား တက်ခြင်းကို ကာကွယ်ပေးပြီး အပူချိန် ကန့်သတ်ချက်များကို မကျော်လွန်ဘဲ မီလီစကက်အဆင့် ပြင်ဆင်မှုများကို သေချာစေပါသည်။

MOSFET ဆာကစ်များတွင် ပိုမိုကောင်းမွန်သော ထိရောက်မှုရရှိရန် အသုံးပြုခြင်း

ထိရောက်မှုရှိသော ပိတ်ဖွင့်မှု၏ အဓိက အခြေခံမူများ

ပိတ်ဖွင့်မှု ထိရောက်မှုသည် အခြေအနေ ပြောင်းလဲစဉ်အတွင်း စွမ်းအင်ဆုံးရှုံးမှုကို အနည်းဆုံးဖြစ်အောင် လုပ်ဆောင်ခြင်းပေါ်တွင် မူတည်ပါသည်။ အဓိက အချက်များတွင် တက်လာ/ကျဆင်းချိန်၊ ဂိတ် အားသွင်းမှုနှင့် ကိုယ်ခန္တာ ဒိုးဒ်၏ ပြောင်းပြန် ပြန်လည်ရယူမှု တို့ ပါဝင်ပါသည်။ ပိုမိုကောင်းမွန်သော လည်ပတ်မှုသည် ပိတ်ဖွင့်မှု အမြန်နှုန်းနှင့် အပူချိန် ဖိအားကို ဟန်ချက်ညီစေပါသည်။ ပိုမြန်သော ပြောင်းလဲမှုများသည် ပိတ်ဖွင့်မှုဆိုင်ရာ ဆုံးရှုံးမှုများကို လျော့နည်းစေသော်လည်း လျှပ်စစ်သံလိုက် အနှောင့်အယှက် (EMI) ကို တိုးပွားစေပါသည်။

မြင့်မားသော ကြိမ်နှုန်းဖြင့် ပိတ်ဖွင့်နိုင်မှုနှင့် EMI နှင့် ဆက်စပ်သော အပြန်အလှန် ဆုံးရှုံးမှုများ

DC-DC ပြောင်းလဲစက်များနှင့် မော်တာများတွင် ခေတ်မီ MOSFET များသည် 1 MHz ကျော်အထိ ရှိပါသည်။ မြင့်မားသော ဖရီကွင်စီဖြင့် လည်ပတ်ခြင်းသည် စွမ်းအင်သိပ်သည်းမှုကို တိုးတက်စေသော်လည်း၊ ပါရာဆစ်တစ် ကပ်ကူးမှုနှင့် အမှီအခိုများကြောင့် EMI ကို ပိုမိုဆိုးရွားစေပါသည်။ PCB ဒီဇိုင်းနှင့် snubber စက်ကွင်းများကို သင့်တော်စွာ အသုံးပြုခြင်းဖြင့် စွမ်းဆောင်ရည်ကို မထိခိုက်စေဘဲ ဤသက်ရောက်မှုများကို လျော့နည်းစေပါသည်။

On-resistance (Rdson) နိမ့်ခြင်းဖြင့် ပိုက်ဆံဆုံးရှုံးမှုကို လျှော့ချခြင်း

I²R နှင့် အလျောက် ပိုက်ဆံဆုံးရှုံးမှုများ တိုးလာသောကြောင့် Rdson ကို လျှော့ချရန် အလွန်အရေးကြီးပါသည်—ခေတ်မီကိရိယာများသည် 1 mΩ အောက်ရှိ တန်ဖိုးများကို ရရှိပါသည်။ DirectFET® နှင့် ကော်ပါကလစ် ချိတ်ဆက်မှုကဲ့သို့ ခေတ်မီထုတ်လုပ်မှုများသည် အပူချိန်ခုခံမှုနိမ့်ကျစေရန် လျော့နည်းစေရန် လျှပ်စီးကို ပိုမိုတိုးမြှင့်ပေးပါသည်။

ပြောင်းလဲမှုအဆင့်များတွင် စွမ်းအင်ဆုံးရှုံးမှုကို အနည်းဆုံးဖြစ်အောင် လုပ်ဆောင်နည်းများ

1. သုညဗို့အားပြောင်းလဲမှု (ZVS) : ဖုံးလွှမ်းမှုဆုံးရှုံးမှုများကို ဖယ်ရှားရန် ဗို့အားနှင့် လျှပ်စီး ပြောင်းလဲမှုများကို တစ်ပြိုင်နက်တည်း ညှိနှိုင်းခြင်း
2. ဂိတ်မောင်းနှင်မှု အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင် လုပ်ခြင်း : ဂိတ်အားသွင်းလိုအပ်ချက်များနှင့် ကိုက်ညီသော မောင်းနှင်မှုလျှပ်စီးကို ကိုက်ညီစေခြင်း
3. ကိရိယာများကို အတူတကွ ချိတ်ဆက်ခြင်း : MOSFET များစွာကို အပူချိန်ဖြန့်ဝေမှုကို ဖြန့်ကျက်ခြင်း
4. အကျိုးရှိစွာ အချိန်ကွတ်လပ်ထိန်းချုပ်မှု : ဘရစ်ခ်ျ ဖွဲ့စည်းပုံများတွင် လျှပ်စီးကြောင်းများ ဖြတ်သန်းမှုကို ကာကွယ်ပေးသည်

ဤနည်းလမ်းများသည် စက်မှုလုပ်ငန်း မော်တာများတွင် စုစုပေါင်းစွမ်းအင်ဆုံးရှုံးမှုကို ၂၀၂၃ ခုနှစ် Power Systems Journal အရ ၃၀% အထိ လျှော့ချပေးနိုင်ပြီး စွမ်းအင်ချွေတာသည့်စနစ်များတွင် MOSFET အကောင်းဆုံးအသုံးပြုမှု၏ အရေးပါမှုကို ဖော်ပြသည်

အပူစီမံခန့်ခွဲမှုနှင့် ပိုက်ဆံဆုံးရှုံးမှု အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင် လုပ်ခြင်း

MOSFET များသည် လျှပ်စစ်စွမ်းအင်ကို ထိရောက်စွာ ပြောင်းလဲပေးသော်လည်း ပိုက်ဆံဆုံးရှုံးမှုများသည် ဆက်တိုက်အသုံးပြုနေစဉ်အတွင်း အပူအဖြစ် စုဝေးလာတတ်သည်။ အပူချိန် ၁၀°C တက်လာတိုင်း ကွဲပြားမှုသည် အစိတ်အပိုင်း၏ သက်တမ်းကို အချိန်ကာလတစ်ဝက်ခန့် လျော့နည်းစေနိုင်သည် ( Applied Thermal Engineering 2022 )။ ထို့ကြောင့် ထိရောက်သော အပူစီမံခန့်ခွဲမှုသည် လျှပ်စစ်စွမ်းဆောင်ရည်နှင့် ခိုင်ခံ့သော အပူဖြန့်ကျက်မှုကို ဟန်ချက်ညီစေရန် လိုအပ်ပါသည်

ပိုက်ဆံဆုံးရှုံးမှု၏ အပူစွမ်းဆောင်ရည်အပေါ် သက်ရောက်မှု

MOSFET များတွင် 2 မီလီအုံအောက်ရှိ RDS(on) စံချိန်ရှိပါက ၎င်းတို့သည် ဓာတ်အားဆက်သွယ်မှုဆုံးရှုံးမှုကို အကြမ်းဖျင်း 60 ရာခိုင်နှုန်းခန့် လျော့ကျစေပြီး ဆက်သွယ်မှုအမှတ်များတွင် ပိုမိုအေးမြသော အပူချိန်များကို အဓိပ္ပါယ်ရှိစေပါသည်။ သို့သော်လည်း 100 အမ်ပီယာထက်ပိုသော လျှပ်စီးကို ကိုင်တွယ်သည့် စနစ်များသည် အပူစီမံခန့်ခွဲမှုပြဿနာများကို ဆက်လက်ရင်ဆိုင်နေရဆဲဖြစ်သည်။ A. Li နှင့် သူ၏ လုပ်ဖော်ကိုင်ဖက်များ၏ 2022 ခုနှစ်က သုတေသနအရ ကားအိန်ဗာတာများတွင် သင့်တော်သော အအေးပေးစနစ်များ မရှိပါက လည်ပတ်စဉ်အတွင်း အပူချိန် 145 ဒီဂရီစင်တီဂရိတ်အထိ ရောက်ရှိနိုင်ကြောင်း တွေ့ရှိခဲ့ပါသည်။ ဒီလို အပူချိန်ကွာခြားမှုများသည် အချိန်ကြာလာသည်နှင့်အမျှ စက်ပစ္စည်းပြဿနာများကို ဖြစ်ပေါ်စေပါသည်။ ဖိအားသည် တဖြည်းဖြည်းတိုးလာပြီး ကိရိယာအတွင်း ပျက်စီးမှုများကို ဖြစ်ပေါ်စေပါသည်၊ အထူးသဖြင့် ဒီလိုအခြေအနေများအောက်တွင် မျှော်လင့်ထားသည်ထက် ပိုမြန်စွာ ပျက်စီးလာသော ဝိုင်ယာဘောင်းများကို ကြည့်လျှင် ပို၍သိသာပါသည်။

အမြင့်ဆုံးလျှပ်စီးသုံး MOSFET အသုံးပြုမှုများတွင် ထိရောက်သော အပူစီမံခန့်ခွဲမှု

အဆင့်မြင့် အအေးပေးနည်းဗျူဟာများသည် နည်းလမ်းများစွာကို ပေါင်းစပ်ထားပါသည်-

နည်းပညာ	ထုတ်လုပ်မှုတိုးတက်မှု	အကောင်အထည်ဖော်မှု ရှုပ်ထွေးမှု
အရည်အအေးပေးပြားများ	50-70%	မြင့်မားသော
အလူမီနီယမ် အပူဖြူးပြားများ	20-40%	နိမ့်
အပူဆက်သွယ်မှုပစ္စည်းများ	10-30%	တော်ရုံတန်ရုံ

စက်မှုလုပ်ငန်းသုံး မော်တာဒရိုက်ဗ်များတွင်၊ အစိတ်အပိုင်းသိပ်သည်းဆကို လျှော့ချစေပြီး လေ၀င်လေထွက်ကို 35% တိုးတက်ကောင်းမွန်စေသည်။ မကြာသေးမီက EV ဘက်ထရီလေ့လာမှုများသည် ပါဝါ module များရှိ အဆင့်ပြောင်းလဲမှုပစ္စည်းများကို အသုံးပြု၍ 25°C အပူချိန်လျှော့ချခြင်းကို သရုပ်ပြခဲ့သည် ( စွမ်းအင်ပြောင်းလဲမှုနှင့် စီမံခန့်ခွဲမှု: X ၂၀၂၄ )။ အချိန်နှင့်တစ်ပြေးညီ စောင့်ကြည့်မှုနှင့် တွဲသုံးပါက ဤနည်းလမ်းများသည် အမှားအယွင်း ၉၈% တွင် အပူပိုလွန်ကဲမှုကို ကာကွယ်ပေးနိုင်ပါသည်။

ကျယ်ပြန့်သော စွမ်းရည်အကွာအဝေးရှိ ဆီမီကွန်ဒပ်တာများ: SiC နှင့် GaN ကို ဆီလီကွန် MOSFETs နှင့် နှိုင်းယှဉ်ခြင်း

SiC နှင့် GaN MOSFET နည်းပညာများကို မိတ်ဆက်ခြင်း

ဆီလီကွန်ကာဘိုက် (SiC) နှင့် ဂလိယမ် နိုက်ထရိုက် (GaN) တို့သည် ဆီလီကွန်၏ 1.1 eV ကို နှိုင်းယှဉ်ပါက ပိုမိုကျယ်ပြန့်သော စွမ်းရည်အကွာအဝေး (3.26 eV နှင့် 3.4 eV) ကို အသုံးပြုကာ ပိုမိုမြင့်မားသော ဖျက်သိမ်းမှုဗို့အားများနှင့် 2000 cm²/Vs အထက်ရှိသော အီလက်ထရွန် လှုပ်ရှားမှုများကို ဖြစ်ပေါ်စေပါသည် (Nature 2024)။ ဤဂုဏ်သတ္တိများသည် 200°C အထက်တွင် ယုံကြည်စိတ်ချရသော လည်ပတ်မှုကို ပံ့ပိုးပေးပြီး 1 MHz အထက်ရှိသော ပြောင်းလဲမှုများကို ဆီလီကွန်နှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက 70% အထိ လျှော့ချပေးနိုင်ပါသည်။

စွမ်းဆောင်ရည်နှိုင်းယှဉ်ချက်: စွမ်းဆောင်ရည်၊ အမြန်နှုန်းနှင့် အပူပိုင်းအပြုအမူ

650 ဗို့အားဖြင့် လည်ပတ်စဉ် ဆီလီကွန်ကာဘိုက် MOSFET များသည် ဆီလီကွန်ပေါ်တွင် အခြေခံသော ပုံမှန်ကွဲပြားခြားနားမှုများနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက ပိုမိုကူးပြောင်းမှုဆုံးရှုံးမှုကို အချိုးအစားအားဖြင့် တစ်ဝက်ခန့် လျော့နည်းစေပါသည်။ ထို့အတူ ဂလီယမ်နိုက်ထရိုက်သည် မီဂါဟာ-ဇ် ၂ ခန့် ကွမ်းခြောက်မှုများတွင် လည်ပတ်စဉ် 98% အထိ ထိရောက်မှုကို ရရှိပါသည်။ 2024 ခုနှစ်တွင် ဆီမီးကွန်ဒပ်တာများနှင့် ပတ်သက်၍ ထုတ်ဝေခဲ့သော သုတေသနအရ SiC ၏ ပိုမိုကောင်းမွန်သော အပူလွှဲပြောင်းမှု ဂုဏ်သတ္တိများ (အပူစီးဆင်းမှု အား 490 ဝပ်/မီတာကယ်လ်ဗင်) တို့ကြောင့် လျှပ်စစ်ကား အိန်ဗတ်တာများကို ယခင်ကထက် အနီးစပ်ဆုံး 40% အထိ သေးငယ်အောင် ပြုလုပ်နိုင်ပါသည်။ တစ်ဖက်တွင် GaN သည် ခေတ်မီ 5G ကွန်ရက်ပစ္စည်းများတွင် တွေ့ရသော မြင့်မားသည့် ကွမ်းခြောက်မှုများတွင် အထူးသဖြင့် ထင်ရှားပါသည်။ ဤတိုးတက်မှုများသည် အင်ဂျင်နီယာများအတွက်လည်း အရေးပါသည်။ အဘယ်ကြောင့်ဆိုသော် ပစ္စည်းနှစ်မျိုးစလုံးသည် ပုံမှန်ဆီလီကွန် ဖြေရှင်းချက်များ လိုအပ်သည့် အအေးပေးစနစ်များအတွက် လိုအပ်သော အလေးချိန်ကို သုံးမှငါးဆအထိ လျှော့ချပေးနိုင်ပါသည်။

ကုန်ကျစရိတ်နှင့် ထိရောက်မှု - စက်မှုလုပ်ငန်း အသုံးချမှုများတွင် အသုံးပြုမှုကို စိစစ်ဆန်းစစ်ခြင်း

စျေးနှုန်းအရမူ ရိုးရာနည်းလမ်းများထက် နှစ်ဆခန့် ပိုများသော်လည်း စတီးကွန်ကာဘိုက်နှင့် ဂလီယမ်နိုက်ထရိုက် MOSFET များသည် စနစ်တစ်ခုလုံးကို စဉ်းစားပါက ငွေကို ခြွေတာပေးနိုင်ပါသည်။ ဥပမာအားဖြင့် နေရောင်ခြည်စွမ်းအင်စုဆောင်းသည့် စက်ရုံများတွင် SiC အိုင်ဗာတာများသို့ ပြောင်းလဲအသုံးပြုသည့်နေရာတိုင်းတွင် စွမ်းအင်ထုတ်လုပ်မှု ရာခိုင်နှုန်း ၄ ခန့် တိုးတက်လာပြီး အခြေအနေပေါ်မူတည်၍ နှစ်နှစ်မှ သုံးနှစ်အတွင်း ရင်းနှီးငွေကို ပြန်လည်ရရှိနိုင်ပါသည်။ ထို့အတူ ဒေတာစင်တာများတွင် GaN ပါဝါစနစ်များ တပ်ဆင်ထားသော ဆာဗာများသည် တစ်ကီလိုဝပ်လျှင် တစ်နှစ်လျှင် ဒေါ်လာ ၁၅ ခန့် အအေးပေးစရိတ်ကို လျှော့ချနိုင်ပါသည်။ ယနေ့ခေတ်တွင် ကုမ္ပဏီအများအပြားသည် စွမ်းဆောင်ရည်အရေးပါသည့်နေရာများတွင် စံပြု၍ ပုံမှန်စတီးကွန် IGBT နည်းပညာနှင့် ဤကျယ်ပြန့်သော ဘန်းဂက်ပ် ကွဲပြားခြားနားမှုများကို ပေါင်းစပ်အသုံးပြုကာ စုစုပေါင်းကုန်ကျစရိတ်ကို အဆင်ပြေစေရန် ဟိုက်ဗရစ်ဖြေရှင်းချက်များကို အသုံးပြုလာကြပါသည်။

စွမ်းအင်နှင့် သယ်ယူပို့ဆောင်ရေးတို့တွင် MOSFET ၏ လက်တွေ့အသုံးချမှုများ

ပြန်လည်ဖြည့်တင်းနိုင်သော စွမ်းအင်စနစ်များတွင် MOSFET များ - နေရောင်ခြည်အိုင်ဗာတာများနှင့် BESS

MOSFET နည်းပညာသည် နေရောင်ခြည်အိုင်ဗတ်တာများနှင့် ဘက်ထရီစွမ်းအင်သိုလှောင်မှုစနစ် (BESS) နှစ်ခုစလုံးတွင် စွမ်းအင်ပြောင်းလဲမှု ထိရောက်မှုကို တကယ်တိုးတက်စေပါသည်။ အဓိကအားဖြင့် ၎င်းတို့သည် မလိုအပ်သော စက္ကူဖြတ်ခြင်းဆုံးရှုံးမှုများကို လျှော့ချပေးသောကြောင့်ဖြစ်ပါသည်။ ဒီကိရိယာများ ပြောင်းလဲမှု၏ အမြန်နှုန်းသည် အများဆုံးစွမ်းအင်အမှတ် (MPPT) ကို ပိုမိုတိကျစေပြီး နေရောင်ခြည်ပြားများသည် တစ်နေ့တာအတွင်း နေရောင်ခြည်ကို ၁၂% ခန့် ပိုမိုရယူနိုင်စေပါသည်။ BESS အသုံးချမှုများတွင် MOSFET များသည် စီးဆင်းနေသော စွမ်းအင်ကို နှစ်ဘက်စလုံးတွင် ကောင်းစွာ ကိုင်တွယ်နိုင်ပြီး ဗို့အားကျဆင်းမှုကို အများအားဖြင့် ၂% အောက်တွင် ထိန်းသိမ်းပေးနိုင်ပါသည်။ ထိုအချက်သည် ပြန်လည်ဖြည့်တင်းနိုင်သော စွမ်းအင်များကို ပေါင်းစပ်သည့်အခါ ဂရစ်စနစ်၏ တည်ငြိမ်မှုကို ထိန်းသိမ်းရာတွင် အထောက်အကူပြုပါသည်။ ၂၀၂၃ ခုနှစ်မှ ဈေးကွက်အစီရင်ခံစာတစ်ခုအရ နေရောင်ခြည်စွမ်းအင်ကို စကေးအလိုက် တပ်ဆင်ခြင်းတွင် အသုံးပြုသော အဓိကကိရိယာများ၏ စုစုပေါင်း၏ လေးပုံတစ်ပုံခန့်မှာ ပါဝါ MOSFET များဖြစ်ပြီး အနာဂတ်တွင် ကျွန်ုပ်တို့၏ စိမ်းလန်းသောစွမ်းအင်အခြေခံအဆောက်အအုံများကို တည်ဆောက်ရာတွင် ၎င်းတို့၏ အရေးပါမှုကို ဖော်ပြပေးပါသည်။

လျှပ်စစ်ယာဉ်များတွင် စွမ်းအင်စီမံခန့်ခွဲမှုနှင့် အားသွင်းစနစ်များ

လျှပ်စစ်ကားများသည် ဘက်ထရီအားသွင်းခြင်းနှင့် မော်တာများကို လျှပ်စစ်ပါဝါပေးရာတွင် လိုအပ်သော အလွန်အမင်း အားကောင်းသည့် စီးဆင်းမှုများကို ကိုင်တွယ်ရန် MOSFET နည်းပညာကို အားကိုးနေကြပါသည်။ ဒီစနစ်အချို့သည် DC မှ AC သို့ ပြောင်းလဲခြင်းတွင် 98% အထိ ထိရောက်မှုရှိပါသည်။ ဤနေရာတွင် အဓိကကျသော အချက်တစ်ခုမှာ Rdson ဟုခေါ်သည့် အရာဖြစ်ပြီး၊ တန်ဖိုးနိမ့်ပါက လည်ပတ်စဉ်အပူအဖြစ် ဆုံးရှုံးသွားသော စွမ်းအင်ပမာဏ နည်းပါးစေပါသည်။ ယနေ့ခေတ် EV များတွင် အသုံးပြုသော 800V အမြင့်ဆုံးဗို့အားစနစ်များတွင် ဤအချက်သည် အထူးအရေးပါပါသည်။ အနည်းငယ်သော မွမ်းမံမှုများကပင် မောင်းနှင်နိုင်သော အကွာအဝေးကို အကြောင်း 15% ခန့် တိုးတက်စေနိုင်ပါသည်။ မြန်နှုန်းမြင့် အားသွင်းစနစ်များကို ကြည့်လျှင် အင်ဂျင်နီယာများသည် 350 kW အထိ အားသွင်းနိုင်စေရန် MOSFET များကို တစ်ခုနှင့်တစ်ခု ထပ်ပေါင်းတပ်ဆင်လေ့ရှိပြီး ကွမ်းရိုးအပူချိန် (125 ဒီဂရီစင်တီဂရိတ်) အောက်တွင် ကွမ်းစာပစ္စည်း၏ အပူချိန်ကို ထိန်းသိမ်းနိုင်ပါသည်။ ထို့ကြောင့် 10 မိနစ်အတွင်း အားသွင်းနိုင်သည့် စနစ်များကို ဖြစ်နိုင်စေပါသည်။ အမေရိကန်စွမ်းအင်ဌာန၏ မကြာသေးမီက အစီရင်ခံစာများအရ ဤကဲ့သို့သော နည်းပညာဆိုင်ရာ မွမ်းမံမှုများကို နေရာတိုင်းတွင် ဆက်လက်အသုံးပြုပါက ၂၀၃၀ ရောက်မှ တစ်နှစ်လျှင် သယ်ယူပို့ဆောင်ရေးကဏ္ဍမှ ထုတ်လွှတ်မှု ၃၄၀ မီလီယံတန်ခန့် ကျဆင်းသွားနိုင်ပါသည်။

ဥပမာလေ့လာချက် - ဆာဗာစွမ်းအင်ပေးပို့မှုစနစ်များတွင် ထိရောက်မှုတိုးတက်လာခြင်း

ဟိုက်ပါစကေးဒေတာစင်တာတစ်ခုသည် ၎င်း၏ ၂.၄ MW ပါဝါဖြန့်ဖြူးမှုယူနစ်များတွင် ရှေးဟောင်း IGBT များကို ဆီလီကွန်ကာဘိုက် (SiC) MOSFET များဖြင့် အစားထိုးခဲ့သည်။ ဤအဆင့်မြှင့်တင်မှုသည် ပြောင်းလဲမှုဆုံးရှုံးမှုကို ၃၇% လျော့ကျစေပြီး၊ တစ်နှစ်လျှင် ရက်ခ်တစ်ခုလျှင် ၁၈၀၀၀ ဒေါ်လာခန့် အအေးပေးစရိတ်ကို လျော့ကျစေကာ စွမ်းအင်အသုံးပြုမှုထိရောက်မှု (PUE) ကို ၂၂% တိုးတက်စေခဲ့သည်။ ထို့ကြောင့် MOSFET များသည် အများအပြားသော ကွန်ပျူတာပတ်ဝန်းကျင်များတွင် သက်ရောက်မှုရှိကြောင်း ပြသခဲ့သည်။

မေးလေ့ရှိသောမေးခွန်းများ

MOSFET များ၏ အဓိကအသုံးပြုမှုများမှာ စွမ်းအင်စီမံခန့်ခွဲမှုတွင် မည်သည့်အရာများလဲ။

MOSFET များကို စွမ်းအင်ပြန်လည်ဖြည့်တင်းမှုစနစ်များ၊ လျှပ်စစ်ကားများ၊ မော်တာများ မောင်းနှင်ခြင်းနှင့် ဆာဗာစွမ်းအင်ပေးပို့မှုစနစ်များတွင် စွမ်းအင်ပြောင်းလဲခြင်းနှင့် စီမံခန့်ခွဲမှုအတွက် အသုံးပြုကြသည်။

MOSFET များသည် စွမ်းအင်စနစ်များ၏ ထိရောက်မှုကို မည်သို့တိုးတက်စေပါသနည်း။

MOSFET များသည် စွမ်းအင်ဆုံးရှုံးမှုအနည်းငယ်ဖြင့် အလျင်အမြန်ပြောင်းလဲနိုင်မှုကို ပေးစွမ်းနိုင်ပြီး ပြောင်းလဲမှုနှင့် စီးဆင်းမှုဆုံးရှုံးမှုများကို လျော့ကျစေခြင်းဖြင့် စွမ်းအင်စနစ်များ၏ ထိရောက်မှုကို သိသိသာသာ မြှင့်တင်ပေးပါသည်။

MOSFET အသုံးပြုမှုများတွင် SiC နှင့် GaN နည်းပညာများ၏ အရေးပါမှုမှာ အဘယ်နည်း။

SiC နှင့် GaN နည်းပညာများသည် ရိုးရာ ဆီလီကွန် MOSFET များထက် ပိုမြန်သော switching အမြန်နှုန်း၊ ပိုကောင်းသော အပူစီးဆင်းမှုနှင့် ပိုမိုမြင့်မားသော စွမ်းဆောင်ရည်များကို ပေးစွမ်းနိုင်ပြီး စွမ်းဆောင်ရည်မြင့် အသုံးချမှုများအတွက် သင့်တော်စေပါသည်။

အပူစီမံခန့်ခွဲမှုနည်းလမ်းများက MOSFET လည်ပတ်မှုကို မည်သို့အကျိုးပြုပါသလဲ။

အပူဖြန့်ကျက်ခြင်းကို အရည်အေးခဲခြင်း၊ အပူစုပ်၊ အဆင့်ပြောင်းပစ္စည်းများကဲ့သို့သော နည်းလမ်းများဖြင့် စီမံခန့်ခွဲခြင်းဖြင့် ထိရောက်သော အပူစီမံခန့်ခွဲမှုသည် MOSFET ၏ သက်တမ်းကို ရှည်လျားစေပါသည်။