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碳化矽電晶體

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SIC趨勢


電動車往高壓、大電流趨勢不變SiC將成實現術的關鍵材料

和傳統汽車相比,動車主要多出了電池、馬達、逆變器及轉換器,以電力控制(即需要半導體)取代傳統的機械驅動.因此電動車對半導體的用量需求較傳統燃油車急劇增加。

而目前市面上電動車電流大都在200~240A,電壓則在300~400V但判斷随著消費者對汽車性能和快充的要求增加往大電流、高電壓前進是車廠們的必然發展策略。例如比迪最新的額定標準電壓已超過600V,保時捷、Taycan則為800V不說要實現快充動輒1000V以上的充電樁。而能否實現高電壓、大電流的關鍵就在於上述的半導體零件,因此車用半導體已是車廠們下一個競爭關鍵。

目前車用半導體在600V以的境大多使用Si MOSFET600V以上則使用IGBT(絕緣札及雙極電晶體讀者可簡單想成是可耐高壓的半導體),而SiC則在TeslaModel 3使用後,被越來越多車廠導入。

與IGBT相比SiC不會產生尾电流因此能減少近90%開關耗損(理論上IGBT為了降低阻會進行電導率調製向漂移層內注入作為少數流子的空穴但這麼做同時也會造成少數載流子的積聚於關掉時產生尾電流,造成較大的開關損耗)。

此外、SiC的擊穿電壓(Breakdown VoltageSi10,因此除了能承受 1000V以上高壓外,更能減少电阻、電容被動元件用量進而縮小整體零件體積。例如在900V環境下,SiC-MOSFET晶片尺寸只需要Si-MOSFT3%Sj-MOSFET10%就可實現相同的導通電阻;又例如日本羅姆半導體開發的SiC逆變器模,其體積較IGBT減少43%、重量減少6公斤。

此外、IGBT逆變器無法耐高溫故要和馬達分開設置,再用控制線連接但 Sic則可直接與馬達包在一起,進一步增加效能。因此從目前證據來看,SiC的導入讓電動車不論在加速、續航力、充電效率都有顯著的提升,判斷在消費性電子產品講求效能升級的特性下未來電動車大幅採用SiC將必然趨勢,IGBT扮演SiC普及前的過渡元件。



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