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由于具備的多種屬性，碳化硅（SiC）成為了電動車（EV）領(lǐng)域中重要的半導(dǎo)體技術(shù)，碳化硅器件的性能勝過傳統(tǒng)硅（Si）器件。它的優(yōu)勢包括提高了電壓額定值、功率轉(zhuǎn)換效率出眾和能處理更高溫度。
車載充電器（OBC）、直流轉(zhuǎn)換器和牽引逆變器都因SiC而受益，持續(xù)的發(fā)展和結(jié)構(gòu)增強(qiáng)必定能讓SiC現(xiàn)有的強(qiáng)大吸引力進(jìn)一步提升。這些增強(qiáng)能擴(kuò)大SiC這種寬帶隙材料的運(yùn)行參數(shù)的范圍，進(jìn)一步降低功耗。與此同時(shí)，大量生產(chǎn)帶來的規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)則意味著SiC將達(dá)到更具吸引力的價(jià)位。
SiC在電動車中的使用
下面非常簡要地介紹了現(xiàn)在影響電動車領(lǐng)域的部分動態(tài)。每個(gè)動態(tài)都應(yīng)該予以適當(dāng)考慮。
需要更短的充電周期?–?為此，電動車設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)正在設(shè)法部署能在更高電壓下工作的車載充電器。能容納這些高壓的SiC器件被引入了該領(lǐng)域。常用的650V額定電壓器件并不總是能滿足要求，需要額定值更高的半導(dǎo)體才能承載更高的電池電壓。同時(shí)，使用額定值900V或1200V的器件會帶來不合理的成本增加。最好有某些解決方案能帶來一定程度的電壓升高，但又不會造成費(fèi)用過高。
需要支持更高的運(yùn)行頻率?–?要加快開關(guān)速度，必須盡量減小開關(guān)損耗。否則，能效就會降低，熱管理機(jī)制就需要更多空間，而這會導(dǎo)致整體體積、重量和成本增加，從而出現(xiàn)想要避免的結(jié)果。
顯著降低運(yùn)行損耗?–?這樣可以延長電動車的單次充電行駛里程。這一做法對降低電動車電池體積也同樣有效。這兩種結(jié)果都會引起車輛制造商的興趣。
成本考量?–?加速內(nèi)燃機(jī)車輛向電動車過渡的另一個(gè)重要因素是制造商能否降低消費(fèi)者購車的投資。若要降低價(jià)格，則必須限制各種零部件的成本，而逆變器在總成本中占據(jù)不小的比例。
事實(shí)證明，認(rèn)識到這些動態(tài)的本質(zhì)以及找到可行解決方案的緊迫性在推動UnitedSiC開發(fā)第四代SiC技術(shù)方面十分關(guān)鍵。表1中列出了其他供應(yīng)商提供的SiC技術(shù)的規(guī)格改進(jìn)。該表將新的額定值750V的UJ4C075018K4S SiC FET與三個(gè)替換650V SiC MOSFET以及基于硅的超結(jié)FET器件進(jìn)行了對比。即使第四代SiC FET具備明顯較高的額定電壓，該技術(shù)的單位面積導(dǎo)通電阻也比其他SiC MOSFET好兩到三倍，比Si FET選項(xiàng)好一個(gè)數(shù)量級。這意味著可以用外形小得多的封裝實(shí)現(xiàn)類似性能。
能實(shí)現(xiàn)超低的單位面積導(dǎo)通電阻的原因是SiC FET中集成了高密度溝槽SiC JFET結(jié)構(gòu)。它與低壓Si MOSFET一起封裝。SiC JFET的面積較小意味著，在給定芯片體積下，導(dǎo)通電阻會極為低。反過來，也可采用電容較低的較小FET，同時(shí)將導(dǎo)通電阻控制在可接受的范圍內(nèi)。
為了降低電阻和熱阻值并限制相關(guān)損耗，SiC基片被大幅減薄。為了維持結(jié)構(gòu)完整性，減薄后的基片通過銀（Ag）燒結(jié)材料粘接到銅（Cu）引腳框架上，銀燒結(jié)材料的導(dǎo)熱系數(shù)比標(biāo)準(zhǔn)焊料好六倍。
第四代UnitedSiC SiC技術(shù)帶來的其他優(yōu)點(diǎn)包括大幅降低相關(guān)的柵極驅(qū)動損耗，如將其與其他器件進(jìn)行比較的表4所示。這表示開關(guān)速度可以提高三倍，而不會有任何柵極驅(qū)動集成電路過熱風(fēng)險(xiǎn)。該技術(shù)不需要負(fù)壓柵極驅(qū)動。由于正向壓降（VFSD）低且反向恢復(fù)電荷（QRR）極小，VF.QRR性能表征（FoM）非常好。當(dāng)今市場上任何器件所能提供的性能都無法與之相比。
審核編輯 黃昊宇
SiC已經(jīng)讓電動車傳動系和電池系統(tǒng)變得更加高效，從而達(dá)到遠(yuǎn)超硅半導(dǎo)體技術(shù)藩籬的性能基準(zhǔn)。新一代SiC技術(shù)的到來將進(jìn)一步證實(shí)自身對電動車未來幾年在全球普及的價(jià)值。
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工商網(wǎng)監(jiān)
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