碳化硅微粉功率器件為何成為新能源汽車(chē)的喜愛(ài)
1. 高功率密度，降低功率模塊體積
由于碳化硅器件與硅器件相比，有更高的電流密度。在相同功率等級(jí)下，碳化硅功率模塊的體積顯著小于硅基IGBT模塊。技術(shù)人員在一場(chǎng)演講會(huì)上公開(kāi)表達(dá)了對(duì)SiC的期待，他所強(qiáng)調(diào)的碳化硅功率器件的優(yōu)點(diǎn)之一就是能實(shí)現(xiàn)功率模塊的小型化。以IPM為例，估計(jì)利用碳化硅功率模塊，體積可縮小至硅功率模塊的2/3-1/3。
2. 低功率損耗，提高系統(tǒng)效率或工作頻率
提高能源利用效率對(duì)許多廠商來(lái)說(shuō)是令人頭疼的難題。而碳化硅器件具有大幅提高設(shè)備的能源利用效率的特質(zhì)。碳化硅功率模塊與采用硅基IGBT的功率模塊相比，可將開(kāi)關(guān)損失降低85%(如圖二所示)。
另外，可實(shí)現(xiàn)100kHz以上的高速開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)頻率可高達(dá)硅基IGBT模塊的10倍以上。提高開(kāi)關(guān)頻率將顯著的減小電感器、電容器等周邊部件的體積和成本。
3. 良好的高溫穩(wěn)定性，顯著減小散熱器體積和成本
由于
碳化硅微粉器件的能量損耗只有硅器件的一半，發(fā)熱量也只有硅器件的一半;另外，碳化硅器件還有非常優(yōu)異高溫穩(wěn)定性，因此，散熱處理也更加容易進(jìn)行，不但散熱器可以顯著減小，還可以實(shí)現(xiàn)逆變器與馬達(dá)的一體化。
圖3 為采用SiC SBDs的小功率EV 車(chē)載逆變器散熱片體積和采用傳統(tǒng)Si基半導(dǎo)體器件散熱片體積的對(duì)比，可看出，采用SiC SBDs 器件散熱片的體積大大減小[3]。
目前電動(dòng)汽車(chē)一般包含兩套水冷系統(tǒng)，一套是馬達(dá)冷卻系統(tǒng)，另一套是逆變器等電子設(shè)備的冷卻系統(tǒng)。通過(guò)采用碳化硅器件實(shí)現(xiàn)逆變器、馬達(dá)一體化不但可以縮短逆變器與馬達(dá)之間的布線距離，還能整合以往逆變器和馬達(dá)需要分別配置的水冷卻系統(tǒng)，重量和體積大為降低。
基于上述原因，SiC器件也被美寓為“重環(huán)保時(shí)代的關(guān)鍵元件”。SiC功率半導(dǎo)體已成為節(jié)能、高效、環(huán)保的代名詞。為此，汽車(chē)業(yè)界對(duì)SiC的期待十分迫切，汽車(chē)表示“SiC具有與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)同等的重要性”。
