با پیشرفت صنعت ، مصرف جهانی انرژی سال به سال افزایش یافته است. در چین ، آلودگی وسایل نقلیه موتوری به منبع مهمی از آلودگی هوا ، عامل مهمی از آلودگی دودهای خاکستر و فتوشیمیایی تبدیل شده و ضرورت پیشگیری و کنترل آلودگی وسایل نقلیه موتوری به طور فزاینده ای برجسته شده است. صرفه جویی در مصرف انرژی و کاهش تولید گازهای گلخانه ای به یک موضوع مهم در توسعه صنعت خودرو تبدیل شده است. بنابراین ، توسعه جدی وسایل نقلیه جدید انرژی یک اقدام استراتژیک برای دستیابی به حفظ انرژی و کاهش انتشار و ارتقاء توسعه پایدار صنعت خودروسازی چین است.
در حال حاضر ، قطعات درایو برقی EV (وسیله نقلیه الکتریکی خالص) و HEV (هیبریدی خودرو) به طور عمده از دستگاه های قدرت مبتنی بر سیلیکون (Si) تشکیل شده اند. با توسعه وسایل نقلیه برقی ، نیازهای بالاتر در مورد کوچک سازی و کاهش وزن درایوهای برقی ایجاد شده است. با این حال ، به دلیل محدودیت مواد ، دستگاههای قدرت سنتی مبتنی بر Si از بسیاری جهات به مرزهای ذاتی مواد خود نزدیک شده اند یا حتی به آن رسیده اند. بنابراین ، تولید کنندگان مختلف خودرو امیدهای زیادی برای نسل جدید دستگاههای قدرت کاربید سیلیکون (SiC) دارند.
نیمه هادی های نسل سوم ، که توسط کاربید سیلیکون نمایان می شوند ، نسبت به مواد نیمه هادی سنتی مانند سیلیکون مونو کریستالی و آرسنید گالیم ، مانند هدایت حرارتی بالا ، استحکام میدان شکست بالا ، سرعت رانش الکترونی الکترونی اشباع و انرژی پیوندی بالا ، مزایای قابل توجهی دارند. پایداری شیمیایی بالا و مقاومت در برابر اشعه قوی مشخص کرده است که کاربید سیلیکون در بسیاری از زمینه ها موقعیت جبران ناپذیری دارد. به طور عمده به شرح زیر است:
(1) SiC از هدایت حرارتی بالایی برخوردار است (حداکثر 4.9 W / cm • K) ، که برابر 3/3 برابر Si است. بنابراین ، مواد SiC از خاصیت دفع حرارت خوبی برخوردار است. از لحاظ تئوریکی ، دستگاه برق SiC می تواند در دمای اتصالی 175 درجه سانتیگراد کار کند ، بنابراین می توان حجم سینک گرما را به میزان قابل توجهی کاهش داد ، که برای ساخت وسایل با دمای بالا مناسب است.
(2) SiC از استحکام میدان شکست بسیار بالایی برخوردار است ، و میدان الکتریکی شکست آن 10 برابر سی است ، بنابراین برای سوئیچ های ولتاژ بالا مناسب است ، و دارای قابلیت انتقال قدرت قوی است ، و مواد SiC را برای ساختن انرژی بالا مناسب می کند ، دستگاههای پر جریان
(3) SiC دارای سرعت رانش الکترونی بسیار اشباع است که دو برابر مقدار Si است و در مزارع بالا به سختی ضعیف نمی شود و قابلیت پردازش میدان زیاد آن بسیار قوی است. بنابراین ، مواد SiC برای دستگاههای با فرکانس بالا مناسب است.
بلورهای تک SiC بالغ ترین ماده نیمه هادی نسل سوم در فناوری آماده سازی است. بنابراین ، SiC یکی از مواد ایده آل برای تولید دستگاه های دارای دمای بالا ، فرکانس بالا ، قدرت بالا ، ولتاژ بالا است.
به خوبی شناخته شده است که ماژول های قدرت چگالی بالا ، ولتاژ بالا ، جریان بالا IGBT مهمترین مؤلفه های اینورتر هستند. چگالی قدرت هر چه بیشتر باشد ، طراحی سیستم محرک برقی فشرده تر می شود و قدرت در همان حجم بیشتر می شود. با توجه به چگالی جریان زیاد دستگاه های SiC (به عنوان مثال ، محصولات Infineon تا 700 A / cm2) ، اندازه بسته کامل ماژول قدرت SiC به طور قابل توجهی کوچکتر از ماژول قدرت Si IGBT در همان سطح قدرت است و اندازه آن را بسیار کاهش می دهد. ماژول قدرت
