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碳化硅
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碳化硅器件在汽車領域應用優勢

文章出處:網責任編輯:作者:人氣:-發表時間:2018-10-31 13:58:00【

使命召唤ol共享 www.wjhmd.icu  在我國,機動車污染已成為空氣污染的重要來源,是造成灰霾、光化學煙霧污染的重要原因,節能減排已成為汽車業發展的重大課題。因此,大力發展新能源汽車是實現節能減排,促進我國汽車產業可持續發展的戰略性措施。

來源:網通社

2014年5月,豐田官方發布信息,將在2020年推出一套全新采用碳化硅半導體技術的混動系統。網通社從歐洲媒體GoAuto了解到:新一代普銳斯將率先搭載該套混動系統,其油耗將相應降低10%,至3.33L。

目前,EV(純電動汽車)和HEV(混合動力汽車)的電力驅動部分主要由硅(Si)基功率器件組成。隨著電動汽車的發展,對電力驅動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身極限,因此,各汽車廠商都對新一代碳化硅(SiC)功率器件寄予了厚望。

 

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,具有明顯的優勢,如高熱導率、高擊穿場強、高飽和電子漂移速率、高鍵合能、高化學穩定性、抗輻射性強等,決定了碳化硅在諸多領域有著不可替代的地位。主要如下:

01

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減小,適合用來制作高溫器件。

02

SiC具有高的擊穿場強,其擊穿電場是Si的10倍,因而適用于高壓開關,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。

03

SiC具有高的飽和電子漂移速率,其數值是Si的2倍,在高場下幾乎不發生衰減,其高場處理能力強,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??槭悄姹淦骼鎰詈誦牡牟考?,它的功率密度越高,電力驅動系統的設計則越緊湊,在相同體積下就能發揮更大功率。由于SiC器件電流密度高(如 Infineon 產品可達 700 A/cm2),在相同功率等級下,全SiC功率??櫚姆庾俺嘰縵災∮赟iIGBT功率???,大大減小了功率??櫚奶寤?。

另一方面,由于所有的功率轉換都由IGBT執行,所以器件本身沒有更多的空間來散熱,也不能通過增加風扇等其他方式散熱,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SiCSBDs,具有較小的反向恢復電流,開關損耗大幅降低,大幅提高系統效率。

綜上所述,碳化硅器件在電動汽車中的應用潛力巨大。SiC器件可以顯著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電力驅動裝置中的理想器件,也將為電動汽車的動力驅動系統帶來革命性的改變。

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