براي كنترل سيستمهاي الكتريكي در صنايع بزرگ از نيمه هاديهاي سيليكوني استفاده مي شود. اما موادي كه نيمه هادي از آنها ساخته مي شود تحمل اضافه ولتاژها و جريانهايي كه در سيستم به وجود مي آيند را ندارند. شركت ABB به تازگي راه حل مناسبي براي رفع اين مشكل پيدا كرده است. بسيار جالب خواهد بود اگر صنعت هم مانند كامپيوتر داراي يك ميكروچيپ باشد.

شركت ABB ، با همكاري متخصصين دانشگاه Linkoping و مركز تحقيقات ميكرو الكترونيك استكهلم، موفق به ابداع روشي در زمينه ساخت نيمه هاديهاي سيليكون كاربيد جهت استفاده در سيستمهاي فشار قوي شده است. اين نيمه هادي جديد جيپ قدرت(Powerchip)  نامگذاري شده است. تحقيقات گسترده اي روي چيپ قدرت از سال 1991 آغاز شد. در طي چند سال اخير حدود 100 محقق و تكنسين درVasteras،

 Kista ، استكهلم و Linkoping براي كار بر روي اين پروژه با يكديگر همكاري نمودند.                

مدت زمان زيادي است كه نيمه هاديها در شبكه قدرت و صنايع براي تبديل انرژي الكتريكي(از  ACبهDC و DC  به AC) در ولتاژها و فركانسهاي مختلف به كار ميروند. در نيمه هاديهاي مذكور همانند چيپهاي كامپيوتري براي بازبيني و كنترل جريان الكتريكي از صفر و يك استفاده مي شود.

مقاومت تجهيزات نيمه هادي در اثر افزايش دما متناسب با عبور جريان الكتريكي از آنها، مانند اجسام رسانا افزايش مي يابد كه در نهايت، محدود شدن جريان الكتريكي را بدنبال دارد.

در ولتاژهايي كه سيستمهاي الكتريكي بزرگ در آن كار مي كنند نيمه هادي سيليكوني به حدي گرم مي شود كه به سيستم خنك كن نياز مي شود. به همين دليل اين نيمه هاديها بزرگ، پيچيده و گران هستند.

براي رفع مشكل فوق به نيمه هاديهاي سيليكوني، مقداري كربن اضافه مي كنند و ماده جديد، سيليكون كاربيد يا SiC  خواهد بود. هر چند كه امروز اكثر صنايع موفق به ساخت اين ماده شده اند اما فن آوري كه قبلا" براي ساخت نيمه هادي سيليكون كاربيد SiC به كار گرفته مي شد، محصول آن داراي كيفيت مناسبي نبود و همين اشكال مانع استفاده ازنيمه هادي در اجزاء قدرت مي شد.

اكنون بعد از سالها تحقيق و تلاش در دانشگاهها و مراكز علمي، مي توان  SiCتوليدي را در سيستمهاي قدرت الكتريكي به كار برد. آزمايش نشان مي دهد كه چيپ قدرت جديدABB توانايي تحمل ولتاژهاي زياد(تا حد ده برابر ولتاژ نامي چيپ هاي معمولي) و همچنين توانايي تحمل چند صد درجه سانتيگراد را دارد. علاوه بر اين تلفات انرژي در اين چيپها به مقدار زيادي كاهش يافته است. چيپ قدرت با توجه به حجم محدود و تلفات كم خود، نيازي به سيستمهاي خنك كننده گران قيمت ندارد.

 ABB اكنون چيپهاي قدرت خود را در Kista   واقع در استكهلم مي سازد. نيمه هادي ساخته شده تحمل ولتاژهاي بزرگ در حدود 3500 ولت و صدها آمپر جريان را دارد. بعضي از اين نيمه هاديها در خط انتقالHVDC   بين Hellsjon و Grangesberg نصب خواهند شد. اين خط انتقال، اولين خط انتقال HVDC  سبك (HVDC Light) با قدرت 3MW   و ولتاژ 10000V در سوئد خواهد بود. همانطوريكه سيليكونها نقش مهمي در كوچك نمودن كامپيوترها دارند، بطور مشابه سيليكون كاربايد نقش مهمي در كوچكتر نمودن اجزاي شبكه قدرت (نظير انواع ماشينهاي الكتريكي، نيروگاهها و پستها) توأم با افزايش بازده و كاهش سر وصداي آنها خواهد داشت. در ضمن ممكن است حجم موتورهاي الكتريكي كه در كشتيها و قطارها مورد استفاده قرار مي گيرند، به يك چهارم حجم فعلي برسد.

منبع :      شركت ABB

آدرس : http://www.abb.com   

مرکز تازه های صنعت برق

الکترونیک برای همه