當前位置：首頁(yè) » 金蒙資訊 » 行業(yè)資訊 » 碳化硅器件在電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域的應用前景分析

碳化硅器件在電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域的應用前景分析

文章出處：原創(chuàng )網(wǎng)責任編輯：黃丹丹作者：黃丹丹人氣：-發(fā)表時(shí)間：2017-03-13 15:54:00【大中小】

工業(yè)的蓬勃發(fā)展，全球能源消耗逐年增加。在我國，機動(dòng)車(chē)污染已成為空氣污染的重要來(lái)源，是造成灰霾、光化學(xué)煙霧污染的重要原因，機動(dòng)車(chē)污染防治的緊迫性日益凸顯。節能減排已成為汽車(chē)業(yè)發(fā)展的重大課題。因此，大力發(fā)展新能源汽車(chē)是實(shí)現節能減排，促進(jìn)我國汽車(chē)產(chǎn)業(yè)可持續發(fā)展的戰略性措施。

目前，EV（純電動(dòng)汽車(chē)）和HEV（混合動(dòng)力汽車(chē)）的電力驅動(dòng)部分主要由硅(Si)基功率器件組成。隨著(zhù)電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展，對電力驅動(dòng)的小型化和輕量化提出了更高的要求。然而，由于材料限制，傳統Si基功率器件在許多方面已逼近甚至達到了其材料的本征極限，因此，各汽車(chē)廠(chǎng)商都對新一代碳化硅(SiC)功率器件寄予了厚望。

　　以碳化硅為代表的第三代半導體，與單晶硅和砷化鎵等傳統半導體材料相比，具有明顯的優(yōu)勢，如高熱導率、高擊穿場(chǎng)強、高飽和電子漂移速率、高鍵合能、高化學(xué)穩定性、抗輻射性強等，決定了碳化硅在諸多領(lǐng)域有著(zhù)不可替代的地位。主要如下：

（1）SiC具有高熱導率（達到4.9W/cm•K），是Si的3.3倍。因此，SiC材料散熱效果好，理論上，SiC功率器件可在 175℃結溫下工作，因此散熱器的體積可以顯著(zhù)減小，適合用來(lái)制作高溫器件。

（2）SiC具有高的擊穿場(chǎng)強，其擊穿電場(chǎng)是Si的10倍，因而適用于高壓開(kāi)關(guān)，最大功率處理能力強，使得SiC材料適于制作大功率、大電流器件。

（3）SiC具有高的飽和電子漂移速率，其數值是Si的2倍，在高場(chǎng)下幾乎不發(fā)生衰減，其高場(chǎng)處理能力強，因此，SiC材料適用于高頻器件。

　　SiC單晶在制備技術(shù)上也是第三代半導體材料中最成熟的。因此SiC是制作高溫、高頻、大功率、高壓器件的理想材料之一。

　　眾所周知，高功率密度、高壓、大電流IGBT功率模塊是逆變器里最核心的部件，它的功率密度越高，電力驅動(dòng)系統的設計則越緊湊，在相同體積下就能發(fā)揮更大功率。由于SiC器件電流密度高(如 Infineon 產(chǎn)品可達 700 A/cm2)，在相同功率等級下，全 SiC功率模塊的封裝尺寸顯著(zhù)小于Si IGBT功率模塊，大大減小了功率模塊的體積。

　　另一方面，由于所有的功率轉換都由IGBT執行，所以器件本身沒(méi)有更多的空間來(lái)散熱，也不能通過(guò)增加風(fēng)扇等其他方式散熱，這就要求IGBT本身有很好的散熱功能。理論上，SiC 功率器件可在 175℃結溫下工作，因此散熱器的體積可以顯著(zhù)減小。

　　此外，與傳統硅IGBT相比，SiC器件的導通電阻較小導通損耗下降；特別是SiC SBDs，具有較小的反向恢復電流，開(kāi)關(guān)損耗大幅降低，大幅提高系統效率。

　　綜上所述，碳化硅器件在電動(dòng)汽車(chē)中的應用潛力巨大。SiC器件可以顯著(zhù)減小電力系統的體積、重量和成本。提高功率密度和系統效率。使其成為EV和HEV電力驅動(dòng)裝置中的理想器件，也將為電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力驅動(dòng)系統帶來(lái)革命性的改變。

　　在國家政策支持下，國內新能源汽車(chē)銷(xiāo)量快速增長(cháng)。根據工信部數據顯示， 2015 年累計生產(chǎn)新能源汽車(chē)37.90萬(wàn)輛，同比增長(cháng)4倍，銷(xiāo)售33.11萬(wàn)輛，同比增長(cháng)3.4倍，在全球新能源汽車(chē)超過(guò)50萬(wàn)輛的年銷(xiāo)量中，中國市場(chǎng)的貢獻超過(guò)一半。政策規劃2020年累計銷(xiāo)量達500萬(wàn)輛，復合增速50%以上。《節能與新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規劃（2012-2020 年）》指出2020年新能源汽車(chē)累計銷(xiāo)量達到500萬(wàn)輛；同時(shí)，2015年國務(wù)院下發(fā)《中國制造2025》中明確提出到2020年我國自主品牌新能源汽車(chē)年銷(xiāo)量突破100萬(wàn)輛，在國內市場(chǎng)占70%以上，新能源汽車(chē)銷(xiāo)量達到145 輛以上。

　　依據產(chǎn)業(yè)調研情況，在新能源汽車(chē)領(lǐng)域，每個(gè)充電樁需要SiC功率器件6只，功率器件單價(jià)在40-80元，總價(jià)值量為200-500元；新能源汽車(chē)大約需要SiC功率器件13只，單價(jià)在40-80，總價(jià)值量在 500-1000元。

　　到2020年，中國新能源汽車(chē)年保有量按照500萬(wàn)量計算，分散式充電樁保有量480萬(wàn)個(gè)。到2020年僅新能源汽車(chē)貢獻的SiC 潛在市場(chǎng)空間就超過(guò)百億元。

下一篇：金蒙新材料邀您參加2017年春季全國磨料磨具會(huì )！上一篇：碳化硅新材料入選國家十三五《戰略性新興產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)產(chǎn)品目錄》

此文關(guān)鍵字：碳化硅