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【行业】第三代半导体行业-碳化硅大有可为(81页)

电力电子技术是能够有效利用功率器件、应用电路和设计理论及分析方法实现对电能的高效变换和控制一门技术。电力电子技术始于20世纪70年代,经过40余年发展,目前已成为现在工业社会非常重要的支撑产业之一。在大量实际应用场景下,例如农业生产、国防军工、航空航天、石油冶炼、核工业和新能源产业,大到百兆直流输电装置,小到家用电器,均能看到电力电子装置的身影。 第三代半导体材料是继以硅(Si)和砷化镓(GaAs)为代表的第一代和第二代半导体材料之后,迅速发展起来的宽禁带半导体材料。具体是指带隙宽度达到2.0-6.0eV的宽禁带半导体材料,包括了碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN),从现阶段发展来看,GaN材料更适合1000V以下电压等级,高开关频率的器件,相比之下,SiC材料及器件能用在10kV以下应用场景,更适合制作高压大功率电力电子装置,且目前SiC功率器件商业化落地速度极快。 在同电压场景下,宽禁带半导体能做到更薄和更低的电阻。相同规格的SiC基MOSFET和Si基MOSFET相比,导通电阻降低为1/200,尺寸减小为1/10;相同规格的使用SiC基MOSFET的逆变器和使用Si基IGBT相比,总能量损失小于1/4。在OBC充电桩场景下,SiC更高的击穿电场强度,极低的导通电阻使得SiC能在22kW快充条件下实现更少期间数量和更高运行效率。在使用SiC材料情况下,相同功率条件下,期间个数也由22只硅基IGBT减少至14只SiC MOSFET。