SiC在新能源产业中的技术应用,相关芯片方案推荐

行业资讯 Emely · 2023-08-17

在全球汽车电动化的浪潮中,续航里程和充电速度一直以来都是新能源汽车行业老生常谈的困难。那么想要解决这两大难题,一个是提高电池续航能力,一个是提高充电速度。

 

采用大电流直流快充方案时,大电流会导致充电枪、汽车电池、线缆等汽车核心部件产生很高的热损耗,且提升的效率有限。那么高压快充方案是被大多数汽车企业采用的方案。理想状态下:电流保持不变,电功率会随着电压的增加而增加。那么回归现实,即便是存在部分损耗,但是电功率仍会随着电压的增加而增加,充电速度也会提升,并且可以有效地降低发热现象。

 

目前,800V高压快充平台已经开始成为主流新能源车企的共识。800V高压快充平台的优势体现在同等功率、电流减半。 2019年,保时捷推出纯电超跑,将400V电压平台提升到800V2022年,极狐阿尔法、小鹏等部分车型逐渐加入到800V高压快充平台中来,2023年加入到800V高压平台的汽车车型也越来越多。

 

在新能源汽车市场大力推进适应高压快充技术的高压平台上,碳化硅功率器件是关键的一部分。碳化硅MOSFET逐渐取代传统硅基IGBT,成为必然趋势。碳化硅是半导体材料第三代的产物,碳化硅这种优异性能的材料,在电源系统中发挥着重要的作用。

 

碳化硅具有优异的导热性能、具有较高的耐压性能,与传统的硅基材料相比,具有高电压、大电流、高温、低损耗等独特的优势。由于碳化硅的高硬度、高熔点、化学稳定等优点,在多个领域都有广泛的应用。

1)新能源汽车:主要应用于新能源车的电驱电控系统,碳化硅功率器件可以提供更高的功率密度和效率,从而提高电池续航里程和减少能源消耗。

2)电力电子领域:碳化硅功率器件在电力电子领域的应用也非常广泛,包括电机驱动、太阳能逆变器、风能转换器、高速列车等。碳化硅基碳化硅器件主要应用领域有电动汽车/充电桩、光伏新能源等。

3)光伏发电:光伏逆变器龙头企业已采用碳化硅 MOSFET 功率器件替代硅器件。根据中商情报网数据,使用碳化硅功率器件可使转换效率从 96%提高至 99%以上,能量损耗降低 50%以上,设备循环寿命提升50倍,从而带来成本低、效能高的好处。

4)化工领域:具有良好的耐高温、耐磨损、耐酸碱性,可以作为耐腐蚀设备、油气管道和化工反应器等材料。

5)射频器件:射频器件是在无线通信领域负责信号转换的部件,如功率放大器、射频开关、滤波器、低噪声放大器等。相较于传统的硅基 LDMOS 器件,其可以更好地适应 5G 通信基站、雷达应用等领域低能耗、高效率要求。

 

总的来说,随着应用需求的不断增长和工艺技术的逐步成熟,碳化硅将成为半导体产业的新风口。碳化硅功率器件具有许多优势和广泛的应用前景,是未来功率半导体器件的重要发展方向。碳化硅行业是一个巨大的增量市场,尤其是随着新能源汽车等领域的快速发展,在推进适应高压快充技术的高压平台的进程中,对碳化硅的需求会逐渐增加。

 

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