碳化硅器件在汽車領域應用優勢
在我國 ，機動車污染已成為空氣污染的重要來源 ，是造成灰霾、光化學煙霧污染的重要原因 ，節能減排已成為汽車業發展的重大課題。因 此 ，大力發展新能源汽車是實現節能減排 ，促進我國汽車產業可持續發展的戰略性措施。 來源：網通社 2014年5月 ，豐田官方發布信息 ，將在2020河北快三开奖结果年推出一套全新采用碳化硅半導體技術的混動系統。網通社從歐洲媒體GoAuto了解到：新一代普銳斯將率先搭載該套混動系統 ，其油耗將相應降低10% ，至3.33L。 目前 ，EV(純電動汽車)和HEV(混合動力汽車)的電力驅動部分主要由硅(Si)基功率器件組成。隨著電動汽車的發展 ，對電力驅動的小型化和輕量化提出了更高的要求。然而 ，由于材 料限制 ，傳統Si基功率器件在許多方面已逼近甚至達到了其材 料的本身極限 ，因 此 ，各汽車廠商都對新一代碳化硅(SiC)功率器件寄予了厚望。 以碳化硅為代表的第三代半導體 ，與單晶硅和砷化鎵等傳統半導體材 料相比 ，具有明顯的優勢 ，如高熱導率、高擊穿場強、高飽和電子漂移速率、高鍵合能、高化學穩定性、抗輻射性強等 ，決定了碳化硅在諸多領域有著不可替代的地位。主要如下： 01 SiC具有高熱導率(達到4.9W/cm•K) ，是Si的3.3倍。因 此 ，SiC材 料散熱效果好 ，理論上 ，SiC功率器件可在 175℃結溫下工作 ，因 此散熱器的體積可以顯著減小 ，適合用來制作高溫器件。 02 SiC具有高的擊穿場強 ，其擊穿電場是Si的10倍 ，因 而適用于高壓開關 ，最大功率處理能力強 ，使得SiC材 料適于制作大功率、大電流器件。 03 SiC具有高的飽和電子漂移速率 ，其數值是Si的2倍 ，在高場下幾乎不發生衰減 ，其高場處理能力強 ，因 此 ，SiC材 料適用于高頻器件。 SiC單晶在制備技術上 也是第三代半導體材 料中最成熟的。因 此SiC是制作高溫、高頻、大功率、高壓器件的理想材 料之一。 眾所周知 ，高功率密度、高壓、大電流IGBT功率模塊是逆變器里最核心的部件 ，它的功率密度越高 ，電力驅動系統的設計則越緊湊 ，在相同體積下就能發揮更大功率。由于SiC器件電流密度高(如 Infineon 產品可達 700 A/cm2) ，在相同功率等級下 ，全SiC功率模塊的封裝尺寸顯著小于SiIGBT功率模塊 ，大大減小了功率模塊的體積。 另一方面 ，由于所有的功率轉換都由IGBT執行 ，所以器件本身沒有更多的空間來散熱 ，也不能通過增加風扇等其他方式散熱 ，這就要求IGBT本身有很好的散熱功能。理論上 ，SiC功率器件可在175℃結溫下工作 ，因 此散熱器的體積可以顯著減小。 此外 ，與傳統硅IGBT相比 ，SiC器件的導通電阻較小導通損耗下降;特別是SiCSBDs ，具有較小的反向恢復電流 ，開關損耗大幅降低 ，大幅提高系統效率。 綜上 所述 ，碳化硅器件在電動汽車中的應用潛力巨大。SiC器件可以顯著減小電力系統的體積、重量和成本。提高功率密度和系統效率。使其成為EV和HEV電力驅動裝置中的理想器件 ，也將為電動汽車的動力驅動系統帶來革命性的改變。
