電動(dòng)汽車(chē)革命即將來(lái)臨。汽車(chē)公司拼命地尋求技術(shù)優(yōu)勢(shì)，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)的電力電子設(shè)備正在迅速發(fā)展。諸如碳化硅（SiC）之類的寬禁帶FET技術(shù)有望顯著提高效率，減輕系統(tǒng)重量并減小電池體積。在汽車(chē)設(shè)計(jì)中，SiC兌現(xiàn)了這些承諾，并推動(dòng)了下一代電動(dòng)汽車(chē)的創(chuàng)新。

 

SiC和其他寬禁帶器件的基本優(yōu)勢(shì)源于它們的帶隙，價(jià)帶頂部和導(dǎo)帶底部之間的能量差。電子從低能價(jià)帶移動(dòng)到高能導(dǎo)帶使材料導(dǎo)電。將電子從價(jià)帶移動(dòng)到導(dǎo)帶需要1.1 eV。另一方面，SiC具有3.2 eV的帶隙，因此將電子移動(dòng)到SiC導(dǎo)帶需要更多的能量。對(duì)于給定的芯片尺寸，這意味著比硅器件更高的擊穿電壓。實(shí)際上，SiC芯片的優(yōu)勢(shì)更像是為電動(dòng)汽車(chē)量身定制的，例如尺寸更小、更低的導(dǎo)通電阻（RDSON）和更快的開(kāi)關(guān)速度等。

 

電動(dòng)汽車(chē)的三個(gè)主要限制是充電時(shí)間，續(xù)航里程和成本。將逆變器電路的高壓部分（稱為DC鏈路）升壓至800 V或至1,000 V可以降低電流，從而使電纜和磁性件的重量更輕。更高的電壓要求開(kāi)關(guān)器件具有更高的擊穿電壓，通常高達(dá)1200V。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的硅MOSFET，將擊穿電壓縮放到該水平并保持高電流是不切實(shí)際的，因?yàn)楸匦璧墓苄境叽缱兊酶?。雙極硅器件（主要是絕緣雙極柵晶體管（IGBT））可以解決此問(wèn)題，但會(huì)犧牲開(kāi)關(guān)速度并限制功率轉(zhuǎn)換效率。SiC的寬帶隙允許單極FET器件（具有顯著較小的裸片尺寸）表現(xiàn)出與傳統(tǒng)IGBT相同的擊穿電壓和額定電流。此特性為電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)帶來(lái)了數(shù)項(xiàng)改進(jìn)，同時(shí)允許更高的直流母線電壓并減輕了車(chē)輛的重量。

 

為了提高電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里程，要么必須增加電池容量，要么必須提高車(chē)輛的效率。通常，提高電池容量會(huì)增加成本，尺寸和重量，因此設(shè)計(jì)人員將精力集中在提高車(chē)輛電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的效率上。使用正確的開(kāi)關(guān)設(shè)備，設(shè)計(jì)人員可以提高電源開(kāi)關(guān)頻率，以提高效率，同時(shí)減小磁性元件的尺寸，從而降低成本和重量。此外，高效轉(zhuǎn)換器需要更少的散熱和冷卻系統(tǒng)。

 

SiC FET自然會(huì)適應(yīng)這些高開(kāi)關(guān)頻率，因?yàn)樗鼈冊(cè)诿總€(gè)充電/放電周期中消耗的能量很少。此外，SiC的材料特性與較小的裸片尺寸相結(jié)合，可以在較高溫度下運(yùn)行，而損耗比IGBT低。