隨著對電動汽車（EV）需求的持續(xù)增長，制造商正在比較兩種半導體技術(shù)，即碳化硅和硅，用于電力電子應用。碳化硅（SiC）具有耐高溫、低功耗、剛性，并支持EV電力電子設(shè)備所需的更小、更薄的設(shè)計。SiC當前應用的示例包括車載DC/DC轉(zhuǎn)換器、非車載直流快速充電器、車載電池充電器、電動汽車動力總成和LED汽車照明。

據(jù)《汽車世界》報道，隨著電池和電機制造商達到現(xiàn)有技術(shù)的物理極限，需要開發(fā)更高效的傳動系統(tǒng)，SiC技術(shù)還可以推動未來的電動汽車創(chuàng)新。在接受半導體工程采訪時，Cree首席技術(shù)官約翰·帕爾莫（John Palmour）以電動汽車行業(yè)，尤其是工程師可以欣賞的方式將碳化硅與硅進行了比較。“你可以用碳化硅制造你真正想要的硅器件，但由于硅的物理特性，在這個電壓范圍內(nèi)是不實用的。

帶隙的重要性

碳化硅在電動汽車應用和其他電力電子設(shè)備中的實用性在很大程度上取決于其寬帶隙，寬帶隙以電子伏特（eV）為單位測量，并描述了將電子從材料的價帶激發(fā)到其導帶所需的能量。硅（Si）是一種半導體，長期以來一直是集成電路（IC）和光伏晶圓的首選材料，其帶隙為1.12 eV。砷化鎵（GaAs）是一種用于太陽能電池的半導體，其帶隙為1.42 eV。相比之下，碳化硅的帶隙明顯更寬，為3.26 eV。

憑借這種更寬的帶隙，碳化硅更適合更高功率的應用和與之相關(guān)的更高溫度。帶隙與擊穿電壓有關(guān)，擊穿電壓是絕緣體的一部分變得導電的點。硅的擊穿電壓約為600V，但基于SiC的器件可以承受高達<>倍的電壓。由于帶隙會隨著溫度的升高而縮小，因此更寬的帶隙材料也可以承受更高的溫度。碳化硅的剛性也提供了一個穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，不會因熱而膨脹或收縮。

碳化硅的更寬帶隙還支持更快、更高效的開關(guān)和更小、更薄的器件。由于碳化硅的電壓差或電位差不需要分布在盡可能多的材料上，因此SiC器件的厚度可以小于Si器件厚度的十分之一。這些更快、更薄的解決方案具有更小的阻力，因此更少的能量損失在熱量中，從而提高效率。此外，碳化硅更高的導熱性允許更有效地傳輸熱量，并且可以減少或消除對散熱器的需求。

用于電動汽車電力電子的碳化硅器件：優(yōu)勢與挑戰(zhàn)

據(jù)報道，Cree估計，去年全球碳化硅器件市場首次超過100億美元。如今，該公司的SiC解決方案正在為不斷增長的電動汽車市場中的各種高壓、高溫組件提供支持。由于電動汽車的不同系統(tǒng)由不同的電壓供電，因此一些硅器件還需要將正確的電壓轉(zhuǎn)換并分配給車窗升降機、照明、推進器和暖通空調(diào)。與硅器件相比，SiC技術(shù)以更高的速度、可靠性和效率支持這些功能。

碳化硅卓越的開關(guān)速度也支持開發(fā)更快的充電器。板外充電器將輸入的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，用于電池存儲。車載電池充電器將來自電池的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，供主驅(qū)動電機使用。碳化硅比硅更快地執(zhí)行這些功能，并且熱量和能量損失更少。此外，碳化硅組件的尺寸可以是硅器件的一半（或更小）。隨著碳化硅制造商繼續(xù)減少材料缺陷，碳化硅器件的價格預計將下降，這對未來的電動汽車應用來說是一個優(yōu)勢。

無錫國晶微半導體技術(shù)有限公司是寬禁帶第三代半導體碳化硅SiC功率器件、氮化鎵GaN光電器件以及常規(guī)集成電路研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化的高科技創(chuàng)新型企業(yè)，從事碳化硅場效應管，碳化硅肖特基二極管、GaN光電光耦繼電器、單片機集成電路等產(chǎn)品芯片設(shè)計、生產(chǎn)與銷售并提供相關(guān)產(chǎn)品整體方案設(shè)計配套服務，總部位于江蘇省無錫市高新技術(shù)開發(fā)區(qū)內(nèi)，并在杭州、深圳和香港設(shè)有研發(fā)中心和銷售服務支持中心及辦事處。

公司具有國內(nèi)領(lǐng)先的研發(fā)實力，專注于為客戶提供高效能、低功耗、低阻值、品質(zhì)穩(wěn)定的碳化硅高低功率器件及光電集成電路產(chǎn)品，同時提供一站式的應用解決方案和現(xiàn)場技術(shù)支持服務，使客戶的系統(tǒng)性能優(yōu)異、靈活可靠，并具有成本競爭力。

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公司核心研發(fā)團隊中大部分工程師擁有碩士及以上學位，并有多名博士主持項目的開發(fā)。公司建立了科技創(chuàng)新和知識產(chǎn)權(quán)管理的規(guī)范體系，在電路設(shè)計、半導體器件及工藝設(shè)計、可靠性設(shè)計、器件模型提取等方面積累了眾多核心技術(shù)，擁有多項國際、國內(nèi)自主發(fā)明專利。

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審核編輯：彭菁