В условиях быстро развивающейся отрасли потребление энергии в мире растет год от года. В Китае загрязнение автотранспорта стало важным источником загрязнения воздуха, важной причиной загрязнения пеплом и фотохимическим смогом, а актуальность мер по предотвращению и контролю загрязнения автотранспортных средств становится все более заметной. Энергосбережение и сокращение выбросов стали основной проблемой в развитии автомобильной промышленности. Таким образом, активная разработка новых энергетических транспортных средств является стратегической мерой для достижения энергосбережения и сокращения выбросов и содействия устойчивому развитию автомобильной промышленности Китая.
В настоящее время части электропривода EV (Pure Electric Vehicle) и HEV (Hybrid Electric Vehicle) в основном состоят из силовых устройств на основе кремния (Si). С развитием электромобилей предъявляются повышенные требования к миниатюризации и снижению веса электроприводов. Однако из-за материальных ограничений традиционные силовые устройства на основе Si приблизились или даже достигли внутренних пределов своих материалов во многих отношениях. Поэтому различные производители автомобилей возлагают большие надежды на силовые устройства нового поколения из карбида кремния (SiC).
Полупроводники третьего поколения, представленные карбидом кремния, имеют значительные преимущества перед традиционными полупроводниковыми материалами, такими как монокристаллический кремний и арсенид галлия, такие как высокая теплопроводность, высокая напряженность поля пробоя, высокая скорость дрейфа электронов насыщения и высокая энергия связи. Высокая химическая стабильность и высокая радиационная стойкость определили, что карбид кремния занимает незаменимое положение во многих областях. В основном следующим образом:
(1) SiC имеет высокую теплопроводность (до 4,9 Вт / см • К), что в 3,3 раза больше, чем у Si. Следовательно, материал SiC обладает хорошим эффектом рассеивания тепла. Теоретически, устройство питания SiC может работать при температуре перехода 175 ° C, поэтому объем радиатора может быть значительно уменьшен, что подходит для изготовления высокотемпературных устройств.
(2) SiC обладает высокой напряженностью поля пробоя, а его электрическое поле пробоя в 10 раз больше, чем у Si, поэтому он подходит для высоковольтных переключателей и обладает высокой способностью обрабатывать энергию, что делает материалы SiC пригодными для создания высокой мощности, сильноточные устройства.
(3) SiC имеет высокую скорость дрейфа электронов насыщения, которая в два раза превышает значение Si, и почти не затухает в сильных полях, а его способность к обработке в высоком поле сильна. Поэтому материал SiC подходит для высокочастотных устройств.
Монокристалл SiC также является наиболее зрелым полупроводниковым материалом третьего поколения в технологии приготовления. Поэтому SiC является одним из идеальных материалов для производства высокотемпературных, высокочастотных, высоковольтных устройств.
Хорошо известно, что модули высокой плотности, высокого напряжения и силы тока IGBT являются наиболее важными компонентами инвертора. Чем выше удельная мощность, тем компактнее конструкция системы электропривода и тем больше мощность в том же объеме. Из-за высокой плотности тока SiC-устройств (например, продуктов Infineon до 700 А / см2) полный размер блока питания SiC-модуля значительно меньше, чем у Si-IGBT-модуля питания с тем же уровнем мощности, что значительно уменьшает размер модуль питания.
