为何选择 SiC？

如前所述，为了实现 CO₂ 减排目标，设计人员亟需实现更高的系统效率、更长的使用寿命和更紧凑的解决方案。遗憾的是，MOSFET 和 IGBT 已接近其理论极限。目前用于高压 (>650V)/大功率应用的 IGBT 在超过 1kV 的电压下已达到其绝对极限。

SiC FET 作为一种颠覆性材料问世，它具有比硅出色的材料特性，包括低导通电阻、高热导率、高击穿电压和高饱和速度，如表 1 所示。

SiC 的击穿电压比硅高 10 倍，因此其导通电阻比硅

更低，从而可实现高电压运行和低传导损耗。SiC 的带隙能量是硅的三倍，因此系统能够在更高的结温下运行。硅基功率器件在 150°C 的结温 (Tj) 下运行，相比之下，SiC 的 Tj 更高（大于 200°C），因此可在环境温度达到 175°C 或更高的环境中运行。例如，HEV 引擎盖下方的功率转换器就是在这种环境下工作的。

SiC 的高饱和速度和电子迁移率降低了开关损耗，并提高了系统工作频率。反过来，这些优势可减少无源元件数量，从而减少系统的尺寸和重量。SiC 的热导率是硅的三倍，可降低系统的冷却需求。

所有这些特性都有助于实现高能效、稳健且紧凑的系统。图 2 所示为 SiC 的材料特性值及其相应的系统优势。

在汽车应用方面，紧凑的系统能够更轻松地将电力电子设备集成到牵引电机中，从而减小 HEV/EV 的整体重量和尺寸。加之更高的效率和稳健的特性，这可以显著

增加行驶里程数，从而帮助消费者节约更多能源。