Com a indústria em expansão, o consumo global de energia aumentou ano a ano. Na China, a poluição de veículos automotores tornou-se uma importante fonte de poluição do ar, uma importante causa de poluição por cinzas e fotoquímica, e a urgência da prevenção e controle da poluição por veículos automotores tornou-se cada vez mais proeminente. A economia de energia e redução de emissões tornou-se uma questão importante no desenvolvimento da indústria automotiva. Portanto, o desenvolvimento vigoroso de novos veículos de energia é uma medida estratégica para alcançar a conservação de energia e redução de emissões e promover o desenvolvimento sustentável da indústria automobilística da China.
Atualmente, as partes de acionamento elétrico de EV (Veículo Elétrico Puro) e HEV (Veículo Elétrico Híbrido) são compostas principalmente de dispositivos de potência baseados em silício (Si). Com o desenvolvimento de veículos elétricos, maiores exigências foram colocadas na miniaturização e redução de peso dos acionamentos elétricos. No entanto, devido a limitações materiais, os tradicionais dispositivos de energia baseados em Si aproximaram-se ou até mesmo atingiram os limites intrínsecos de seus materiais em muitos aspectos. Portanto, vários fabricantes automotivos têm grandes esperanças para uma nova geração de dispositivos de energia de carboneto de silício (SiC).
Os semicondutores de terceira geração, representados pelo carbeto de silício, têm vantagens significativas sobre os materiais semicondutores tradicionais, como o silício monocristalino e o arseneto de gálio, como alta condutividade térmica, alta força de campo de quebra, alta taxa de desvio de elétrons saturados e alta energia de ligação. A alta estabilidade química e a forte resistência à radiação determinaram que o carboneto de silício tem uma posição insubstituível em muitos campos. Principalmente como segue:
(1) O SiC tem uma alta condutividade térmica (até 4,9 W / cm • K), que é 3,3 vezes maior que a do Si. Portanto, o material de SiC tem um bom efeito de dissipação de calor. Teoricamente, o dispositivo de potência de SiC pode operar a uma temperatura de junção de 175 ° C, de modo que o volume do dissipador de calor pode ser reduzido significativamente, o que é adequado para a fabricação de dispositivos de alta temperatura.
(2) SiC tem uma força de campo de alta quebra, e seu campo elétrico de ruptura é 10 vezes maior do que Si, então é adequado para chaves de alta tensão e tem forte capacidade de manuseio de energia, tornando materiais de SiC adequados para fazer alta potência, dispositivos de alta corrente.
(3) O SiC tem uma taxa de deriva de elétrons de alta saturação, que é duas vezes o valor de Si, e dificilmente atenua em campos altos, e sua alta capacidade de processamento de campo é forte. Portanto, o material de SiC é adequado para dispositivos de alta frequência.
O cristal único SiC também é o material semicondutor de terceira geração mais maduro em tecnologia de preparação. Portanto, o SiC é um dos materiais ideais para a fabricação de dispositivos de alta temperatura, alta frequência, alta potência e alta tensão.
É bem conhecido que os módulos de potência IGBT de alta densidade de potência, alta tensão e alta corrente são os componentes mais importantes no inversor. Quanto maior a densidade de potência, mais compacto é o design do sistema de acionamento elétrico e maior a potência no mesmo volume. Devido à alta densidade de corrente dos dispositivos de SiC (por exemplo, produtos Infineon até 700 A / cm2), o tamanho do pacote do módulo de potência SiC é significativamente menor que o módulo de potência Si IGBT no mesmo nível de potência, reduzindo o tamanho do módulo de potência.
