第三代半導體碳化硅器件,或將大幅降低新能源能耗
硅是目前制造芯片和半導體器件最廣泛的原材料,90%以上的半導體產品是以硅為原材料制成的。然而受材料本身特性的限制,硅器件逐漸難以滿足新興應用對器件高功率及高頻性能的需求。
碳化硅是什么?
SiC是由硅(Si)和碳(C)組成的化合物半導體材料。其結合力非常強,在熱、化學、機械方面都非常穩(wěn)定。SiC存在多晶型體,致使它們的物理特性值各有不同。
碳化硅有什么用?
以SiC為代表的第三代半導體大功率電力電子器件是目前在電力電子領域發(fā)展最快的功率半導體器件之一。SiC作為第三代半導體材料的典型代表,是高溫、高頻、抗輻射、大功率應用場合下極為理想的半導體材料。由于SiC功率器件可顯著降低電子設備的能耗,因此SiC器件也被譽為帶動新能源革命的“綠色能源器件”。
SiC在新能源汽車中的應用及突破
續(xù)航里程和充電時間是影響新能源汽車發(fā)展的重要因素,新能源汽車未來的發(fā)展趨勢也將圍繞智能化、輕量化、集成化展開,SiC器件將成為加速新能源汽車發(fā)展的重要助力。
提升加速度
SiC器件的使用能讓驅動電機在低轉速時承受更大的輸入功率,且因SiC的高熱性能,不怕電流過大導致的熱效應和功率損耗。在車輛起步時,SiC器件驅動電機能夠輸出更大扭矩,獲得更強的加速能力。
增加續(xù)航里程
SiC器件可以通過導通、開關兩個維度降低損耗,從而增加新能源汽車續(xù)航里程。新能源汽車使用 SiC器件能夠增加 5-10%續(xù)航里程,平均續(xù)航里程超過 600 公里。
高額定電壓
SiC在高電壓、大功率的工作環(huán)境下,性能更顯優(yōu)異,電流傳導效率更高,因此新能源汽車采用該技術可以達到更加節(jié)能的效果,同時SiC器件也可以實現輕量化的效果。
目前,SiC器件已應用于電動汽車內部的關鍵電力系統(tǒng),包括牽引逆變器、車載充電器 (OBC) 和 DC-DC 轉換器。與傳統(tǒng)硅器件相比,SiC器件具有高電壓和高頻率的優(yōu)勢,從而實現更高的系統(tǒng)效率、更快的開關、更低的能耗和更好的熱管理。