提高電動汽車性能的SiC電力電子器件

在電動汽車設計方面，提高續航里程的最有效方法是提高電池電壓。目前，大多數電動汽車電池的輸出電壓為400 V或更低。將此電壓提高到800 V可在相同電流下提供更大的車輛馬力。它還提高了給定功率水平下的系統效率。

降低電動汽車成本的一個關鍵工具是提高電力電子設備的效率，最重要的是提高功率密度（功率效率與整體尺寸之比）。電力電子設備的功能是將電池提供的高壓直流電轉換為車輛所需的各種其他形式。這包括牽引電機（驅動車輪）所需的三相交流電（AC），以及車載充電器和其他系統所需的各種DC/DC轉換。

設計人員對碳化硅碳化硅的問題

是什么限制了更高電池電壓的使用并阻礙了系統功率密度的進一步提高？問題的很大一部分是大多數電力電子設備都使用硅半導體電源開關。硅-用于我們現在擁有的幾乎所有電子設備的集成電路-在高壓和高溫下根本無法正常工作。而這些正是電動汽車電力電子設備中存在的條件。

幸運的是，對于這類應用，有一種替代硅的半導體材料，稱為碳化硅（SiC）。它具有一系列電子特性，非常適合在電動汽車電力電子設備中的高電壓、高溫和高功率下使用。下表總結了碳化硅在電動汽車電力電子領域的主要特性和優勢。

滿足全球對碳化硅的需求

汽車制造商已經非常清楚SiC功率開關的優勢。當然，微電子制造商正在努力擴大生產能力，以滿足這一不斷發展的需求。

但是，生產出符合電動汽車行業未來產量和成本目標的高質量碳化硅器件并不容易。事實上，經過數十年的研發，全球仍然只有少數供應商掌握了生產高質量、大型、無缺陷的碳化硅晶圓的藝術。

此外，理想情況下，汽車制造商希望從垂直整合的供應商處采購基于SiC的功率組件。也就是說，這家公司從種植晶圓材料一直到制造成品、封裝設備，無所不包。對材料基板和外延擁有所有權和控制權的組件制造商使汽車制造商或一級供應商相信產品將可靠交付并保持一致的質量。如果出現問題，它還消除了供應鏈中供應商之間的相互指責。

相干公司是全球為數不多的擁有完整、垂直整合碳化硅制造能力的公司之一。我們生產碳化硅晶圓和外延，一直到功率器件和模塊。此外，我們可以生產碳化硅材料無與倫比的質量，使相干公司幾乎是唯一一家能夠成功從目前的標準晶圓直徑150毫米過渡到200毫米的供應商。較大晶圓的好處是可以顯著降低器件成本。

消費者對電動汽車的接受度要求它們提供與傳統汽油動力汽車相同水平的便利性和經濟性。這將需要降低初始購買價格和運營成本，以及增加行駛里程和減少充電時間?；谔蓟瑾毺靥匦缘钠囯娏﹄娮蛹夹g將在實現這些目標方面發揮重要作用。相干公司為降低碳化硅器件的成本所做的努力使我們在這項技術上取得了成功。

審核編輯：劉清