Với ngành công nghiệp đang bùng nổ, tiêu thụ năng lượng toàn cầu đã tăng lên hàng năm. Tại Trung Quốc, ô nhiễm xe cơ giới đã trở thành một nguồn ô nhiễm không khí quan trọng, một nguyên nhân quan trọng của ô nhiễm khói bụi và quang hóa, và sự cấp bách của việc kiểm soát và kiểm soát ô nhiễm xe cơ giới ngày càng trở nên nổi bật. Tiết kiệm năng lượng và giảm phát thải đã trở thành một vấn đề lớn trong sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô. Do đó, phát triển mạnh mẽ các phương tiện năng lượng mới là một biện pháp chiến lược để đạt được bảo tồn năng lượng và giảm phát thải và thúc đẩy sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp ô tô của Trung Quốc.
Hiện tại, các bộ phận truyền động điện của EV (Pure Electric Vehicle) và HEV (Hybrid Electric Vehicle) chủ yếu bao gồm các thiết bị điện dựa trên silicon (Si). Với sự phát triển của xe điện, các yêu cầu cao hơn đã được đặt ra đối với việc thu nhỏ và giảm trọng lượng của các ổ điện. Tuy nhiên, do những hạn chế về vật chất, các thiết bị điện dựa trên Si truyền thống đã tiếp cận hoặc thậm chí đạt đến giới hạn nội tại của vật liệu của chúng ở nhiều khía cạnh. Do đó, các nhà sản xuất ô tô khác nhau có hy vọng cao cho một thế hệ thiết bị năng lượng silicon carbide (SiC) mới.
Chất bán dẫn thế hệ thứ ba, được đại diện bởi silicon carbide, có lợi thế đáng kể so với các vật liệu bán dẫn truyền thống như silicon đơn tinh thể và gallium arsenide, như độ dẫn nhiệt cao, cường độ trường phá vỡ cao, tốc độ trôi điện tử bão hòa cao và năng lượng liên kết cao. Độ ổn định hóa học cao và khả năng chống bức xạ mạnh đã xác định rằng silicon carbide có vị trí không thể thay thế trong nhiều lĩnh vực. Chủ yếu như sau:
(1) SiC có độ dẫn nhiệt cao (lên tới 4,9 W / cm • K), gấp 3,3 lần so với Si. Do đó, vật liệu SiC có tác dụng tản nhiệt tốt. Về mặt lý thuyết, thiết bị điện SiC có thể hoạt động ở nhiệt độ tiếp giáp 175 ° C, do đó thể tích của tản nhiệt có thể giảm đáng kể, phù hợp để chế tạo các thiết bị nhiệt độ cao.
(2) SiC có cường độ trường sự cố cao và điện trường sự cố của nó gấp 10 lần so với Si, vì vậy nó phù hợp với các công tắc điện áp cao và có khả năng xử lý công suất mạnh, làm cho vật liệu SiC phù hợp để tạo ra công suất cao, thiết bị hiện tại cao.
(3) SiC có tốc độ trôi điện tử bão hòa cao, gấp đôi giá trị của Si và hầu như không suy giảm ở các trường cao và khả năng xử lý trường cao của nó rất mạnh. Do đó, vật liệu SiC phù hợp cho các thiết bị tần số cao.
SiC đơn tinh thể cũng là vật liệu bán dẫn thế hệ thứ ba trưởng thành nhất trong công nghệ chuẩn bị. Do đó, SiC là một trong những vật liệu lý tưởng để sản xuất các thiết bị nhiệt độ cao, tần số cao, công suất cao, điện áp cao.
Người ta biết rằng các mô-đun công suất IGBT mật độ cao, điện áp cao, dòng điện cao là những thành phần quan trọng nhất trong biến tần. Mật độ năng lượng càng cao, thiết kế của hệ thống truyền động điện càng nhỏ gọn và công suất trong cùng một âm lượng càng lớn. Do mật độ dòng điện của các thiết bị SiC cao (ví dụ, các sản phẩm Infineon lên tới 700 A / cm2), kích thước gói mô-đun năng lượng SiC đầy đủ nhỏ hơn đáng kể so với mô-đun nguồn Si IGBT ở cùng mức năng lượng, giúp giảm đáng kể kích thước của mô-đun điện.
