hirdetés
hirdetés

A feljavított szilícium

Félvezető fejlesztések az autóiparban

Az autóiparban a legforróbb téma az önvezetés és a digitalizálás, ez a félvezetők világában is innovációkat hoz létre, amelyek kulcsszerepet játszanak a modern mobilitásban és ma már lehetetlen elképzelni új autót félvezetők nélkül.  

hirdetés

A félvezető technológiák lehetővé teszik a komplex nagyfeszültségű system-on-chip (SoC) megoldásokat, ami következő generációs 48 V-os motorokra jellemző. Az ON Semiconductor félvezetőgyártó olyan technológiák széles skáláját kínálja, amelyek lehetővé teszik a nagyfeszültségű táplálást akár 100 Voltig, és lehetővé teszik a 8-, 16- és 32-bites mikroprocesszor-magokat. Ezek a technológiák képezik az alapját az autóipari ASIC és alkalmazás-specifikus szabványos termék (ASSP) megoldásoknak, olyan területeken, mint az erőátvitel, a biztonság, a karosszéria, a műszerfal, a járműbe épített hálózat (IVN), LED-világítás, fogyasztás, érzékelők és működtető alkalmazások számára.

Szilícium-karbid (SiC) MOSFET előnye

Az ON Semiconductor kibővítette a széles sávú (WBG) eszközök sorozatát két új termékcsalád bevezetésével: 1200 Voltos és 900 Voltos N-csatornás SiC MOSFET-tel. Az ON-Semiconductor összes SiC MOSFET-jét kifejezetten autóipari és ipari alkalmazásokhoz tervezték és minősítették. SiC előnye abban áll, hogy maga az anyag tízszer nagyobb dielektromos bontási szilárdsággal (bontási feszültséggel), kétszer nagyobb elektronikus telítődési sebességgel, háromszor nagyobb band gappel (tiltott sáv) és háromszor nagyobb hővezető képességgel rendelkezik, mint a szilícium. Ezek által a rendszer a legnagyobb hatékonyságot nyújtja, csökkenti az energiaveszteséget, nagyobb energia sűrűséget biztosít, magasabb működési frekvenciát, megnövelt hőmérsékleti működést és ami talán a legfontosabb, kisméretű és költséghatékony.

MOSFET – Szigetelőréteges térvezérlésű tranzisztor
A MOSFET (Metal Oxide Semiconductor – fém-oxid félvezető) a belső rétegeinek sorrendje, míg a FET (Field Effect Transistor – térvezérlésű tranzisztor), a tranzisztor működési elvére utal. Az analóg- és digitális integrált áramkörök döntő többsége MOS tranzisztorokból épül fel. A legnagyobb különbség a bipoláris tranzisztor és a MOSFET közt, hogy míg az előbbit árammal vezérelhetjük, ez utóbbit feszültséggel.
Band Gap – Tiltott sáv
A tiltott sáv a szilárdtestfizika egyik alapvető fogalma, a szilárd test sávszerkezetének egy olyan tartománya, melyben az elektronállapotok tiltottak. A sávszerkezet modelljében a tiltott sáv a vegyértéksáv teteje és a vezetési sáv alja között helyezkedik el. Szűkebb értelemben e két említett sáv közötti, elektronvoltokban mért energiakülönbséget is érthetjük tiltott sávon. Ez az energia megfelel annak, amit egy elektronnal minimálisan közölni kell ahhoz, hogy az a kötött állapotból a vezetési sávba lépjen, ezáltal szabad töltéshordozóvá váljon.
Félvezető és vezető anyagokban az elektronok energiaszintje bizonyos sávokban jelentkezhet, mely kijelöli a vezetési és vegyértéksávot. Tiltott sávnak nevezzük azt a sávot, mely energiaszinteken az elektron tartózkodása nem megengedett. Ezt a sávot a vegyértéksáv teteje és a vezetési sáv alja jelöli ki, melyet az elektron csak akkor képes átlépni, ha legalább a tiltott sáv nagyságának megfelelő energiát adjuk át neki. Ez történhet például fonon (hő) vagy foton (fény) elnyelésével.

 

Félvezetők a gyakorlatban

Sokakkal megesett már, hogy egy nyüzsgő, ismeretlen nagyvárosban a navigációs rendszer cserbenhagyta és feleslegesen körözhetett az utcákon. Szerencsére ezeknek az eseteknek vége, köszönhetően az új Bosch MEMS érzékelőnek, az SMI230-nak. Ez a rendkívül pontos érzékelő folyamatosan méri a jármű irányának és sebességének változásait, kiértékeli a kapott információkat és továbbítja azokat a navigációs rendszerhez. Ott az információt összekapcsolják a globális navigációs műholdas rendszer (GNSS) helymeghatározó adataival és felhasználják a navigációhoz. A GPS-jel hirtelen megszakadása esetén – egy alagút vagy egyéb árnyékoló objektum miatt – az új érzékelő közbelép. 

No more flip book

"Ha a navigációs rendszer elveszíti a jelet, az érzékelők biztosítják, hogy az autó ne tévedjen el." – mondta Jens Fabrowsky, a Bosch Automotive Electronics divíziójának igazgatósági tagja. A járművek mozgására vonatkozó folyamatosan megbízható adatok megjelenése azt jelenti, hogy a navigációs képernyő ismerős „flip book” hatása is a múlté. A GPS-helyzet és az érzékelő információk kombinációjának köszönhetően a navigációs nyíl a kijelzőn már nem hajt végre irreális ugrásokat és nem változtat hirtelen tájolást az útvonalon. „A félvezetők kulcsszerepet játszanak a modern mobilitásban és ma már lehetetlen elképzelni az autózást nélkülük” – mondja Fabrowsky. A jármű mozgásával kapcsolatos nagy pontosságú adatok előállítása érdekében a Bosch az apró, rendkívül érzékeny érzékelők közül kettőt – az egyik a jármű gyorsulását, a másik a szögsebességét méri – egyetlen házba helyezi. Az SMI230 ereje ebben a kombinációban rejlik. Ezenkívül az érzékelő duó rendkívüli pontosságot ér el és szokatlanul gyorsan képes felismerni a jármű mozgásának változásait.

Az SMI230 érzékelő adatainak köszönhetően a térkép kijelzője egyenletesen mozog együtt a jármű mozgásával. Ugyanez vonatkozik a helyzetre, amikor a navigációs rendszer teljesen elveszíti tájolását a kieső műholdas jel miatt. „A Bosch érzékelője megoldja a GNSS navigáció vak területeit" – mondta Michael Rupp, a Bosch Automotive Electronics termékmenedzsere. „Segít pontosan meghatározni a jármű helyzetét, még gyenge műholdas jel esetén is és útmutatást nyújt a megfelelő időben a továbbhaladáshoz." Ennek elérése érdekében a navigációs rendszer folyamatosan elemzi a jármű irányának, sebességének az érzékelő által észlelt változásait és továbbítja a jármű helyzetét a navigációs térképre. Az adatgyűjtés annyira pontos, hogy a jármű helyzetének kijelzése megbízható marad, még akkor is, ha a jelkimaradás egy ideig fennáll.

A navigáción túl

A Bosch félvezető chipeket elsősorban a biztonsági és a járművezetői segítségnyújtó rendszerek érzékelőjeként használja, de a multimédia és a kapcsolási alkalmazásokban, valamint a hagyományos és az elektromos hajtóművekben is. A Bosch SMI230 MEMS érzékelője nemcsak javítja a navigációt, hanem ideálissá teszi azt a flottakezelésben és az autópályadíj-rendszerekben való használatra, mivel ezek a területek pontos mozgásérzékelőket igényelnek. Ezenkívül az érzékelő kiegészítheti a jármű riasztóberendezését is, hiszen képes felismerni a rezgéseket és az ütéseket. Ha baleset történik – rendkívül negatív gyorsulási értékekkel (ütközés) vagy hatalmas forgási mozgással (flippelés révén) – az érzékelő kiválthatja az automatikus eCall segélyhívó rendszert.

Trapp Henci
a szerző cikkei

hirdetés
Ha hozzá kíván szólni, jelentkezzen be!
 
hirdetés
hirdetés
hirdetés

Kiadónk társoldalai

hirdetés