【行業】第三代半導體行業-碳化硅大有可為(81頁)

電力電子技術是能夠有效利用功率器件、應用電路和設計理論及分析方法實現對電能的高效變換和控制一門技術。電力電子技術始于20世紀70年代,經過40余年發展,目前已成為現在工業社會非常重要的支撐產業之一。在大量實際應用場景下,例如農業生產、國防軍工、航空航天、石油冶煉、核工業和新能源產業,大到百兆直流輸電裝置,小到家用電器,均能看到電力電子裝置的身影。

第三代半導體材料是繼以硅(Si)和砷化鎵(GaAs)為代表的第一代和第二代半導體材料之后,迅速發展起來的寬禁帶半導體材料。具體是指帶隙寬度達到2.0-6.0eV的寬禁帶半導體材料,包括了碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN),從現階段發展來看,GaN材料更適合1000V以下電壓等級,高開關頻率的器件,相比之下,SiC材料及器件能用在10kV以下應用場景,更適合制作高壓大功率電力電子裝置,且目前SiC功率器件商業化落地速度極快。

在同電壓場景下,寬禁帶半導體能做到更薄和更低的電阻。相同規格的SiC基MOSFET和Si基MOSFET相比,導通電阻降低為1/200,尺寸減小為1/10;相同規格的使用SiC基MOSFET的逆變器和使用Si基IGBT相比,總能量損失小于1/4。在OBC充電樁場景下,SiC更高的擊穿電場強度,極低的導通電阻使得SiC能在22kW快充條件下實現更少期間數量和更高運行效率。在使用SiC材料情況下,相同功率條件下,期間個數也由22只硅基IGBT減少至14只SiC MOSFET。

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