Con la industria en auge, el consumo mundial de energía ha aumentado año tras año. En China, la contaminación de vehículos automotores se ha convertido en una fuente importante de contaminación del aire, una causa importante de contaminación por cenizas y smog fotoquímico, y la urgencia de la prevención y el control de la contaminación de vehículos automotores se ha vuelto cada vez más importante. El ahorro de energía y la reducción de emisiones se han convertido en un problema importante en el desarrollo de la industria automotriz. Por lo tanto, desarrollar vigorosamente nuevos vehículos de energía es una medida estratégica para lograr la conservación de energía y la reducción de emisiones y promover el desarrollo sostenible de la industria automotriz de China.
En la actualidad, las partes de accionamiento eléctrico de EV (Pure Electric Vehicle) y HEV (Hybrid Electric Vehicle) se componen principalmente de dispositivos de potencia basados en silicio (Si). Con el desarrollo de vehículos eléctricos, se han establecido requisitos más altos para la miniaturización y la reducción de peso de los accionamientos eléctricos. Sin embargo, debido a limitaciones materiales, los dispositivos de energía basados en Si tradicionales se han acercado o incluso han alcanzado los límites intrínsecos de sus materiales en muchos aspectos. Por lo tanto, varios fabricantes de automóviles tienen grandes esperanzas en una nueva generación de dispositivos de energía de carburo de silicio (SiC).
Los semiconductores de tercera generación, representados por el carburo de silicio, tienen ventajas significativas sobre los materiales semiconductores tradicionales, como el silicio monocristalino y el arseniuro de galio, como alta conductividad térmica, alta intensidad de campo de ruptura, alta tasa de deriva de electrones de saturación y alta energía de unión. La alta estabilidad química y la fuerte resistencia a la radiación han determinado que el carburo de silicio tiene una posición insustituible en muchos campos. Principalmente de la siguiente manera:
(1) SiC tiene una alta conductividad térmica (hasta 4.9 W / cm • K), que es 3.3 veces mayor que la del Si. Por lo tanto, el material de SiC tiene un buen efecto de disipación de calor. Teóricamente, el dispositivo de alimentación de SiC puede funcionar a una temperatura de unión de 175 ° C, por lo que el volumen del disipador de calor puede reducirse significativamente, lo que es adecuado para fabricar dispositivos de alta temperatura.
(2) SiC tiene una alta intensidad de campo de ruptura, y su campo eléctrico de ruptura es 10 veces mayor que el de Si, por lo que es adecuado para interruptores de alto voltaje y tiene una gran capacidad de manejo de potencia, lo que hace que los materiales de SiC sean adecuados para hacer alta potencia, dispositivos de alta corriente.
(3) SiC tiene una alta tasa de deriva de electrones de saturación, que es el doble del valor de Si, y apenas se atenúa en campos altos, y su alta capacidad de procesamiento de campo es fuerte. Por lo tanto, el material SiC es adecuado para dispositivos de alta frecuencia.
SiC single crystal es también el material semiconductor de tercera generación más maduro en tecnología de preparación. Por lo tanto, SiC es uno de los materiales ideales para la fabricación de dispositivos de alta temperatura, alta frecuencia, alta potencia y alto voltaje.
Es bien sabido que los módulos de alimentación IGBT de alta densidad de potencia, alto voltaje y alta corriente son los componentes más importantes del inversor. Cuanto mayor sea la densidad de potencia, más compacto será el diseño del sistema de accionamiento eléctrico y mayor será la potencia en el mismo volumen. Debido a la alta densidad de corriente de los dispositivos SiC (p. Ej., Productos Infineon de hasta 700 A / cm2), el tamaño completo del paquete del módulo de alimentación SiC es significativamente menor que el módulo de alimentación Si IGBT al mismo nivel de potencia, lo que reduce en gran medida el tamaño del módulo de poder.
