关于可持续移动电子技术（4）—SiC功率器件

电动汽车的基本动力来源是将汽车插入配电网，并将能量储存在车载电池组中。为了最终提高电动汽车的自主性和可靠性，必须高效地管理这些能源。

电动汽车最重要的参数之一是功率转换过程的效率，这个参数衡量电力系统中电能利用过程的效率，从而实现零排放驾驶。

电动汽车的基本动力来源是将汽车插入配电网，并将能量储存在车载电池组中。为了最终提高电动汽车的自主性和可靠性，必须高效地管理这些能源。

通过使用一种新的IC基板材料:碳化硅SiC，可以提高效率

这种新材料具有良好的热阻性能，使设计者能够在高温下构建集成电路，保证了高可靠性，同时提高了电动汽车内部功率管理的效率，从而延长了汽车的自主性。

碳化硅可以利用建立的牵引逆变器电机SiC代表一个优秀的功能,因为这种材料的热性能:在一个逆变器的电动汽车有6功率场效应管和一个基于SiC的解决方案保证更高的工作温度和一个伟大的汽车环境的鲁棒性。

SiC功率晶体管还有另一个有趣的选择：双向板载充电器（OBC）

交流电源可以提供给电动汽车，但在一些国家,有可能是相反的能量流将从电动汽车的电力网络和许多公司操作在汽车领域需要一种基于碳化硅功率晶体管的电子模块的架构。这可能是一个巨大的机会，由电动汽车提供，这可能有助于建立一个配电网络的电能，可以供应整个系统的零排放汽车在该地区;这种方式非常适合智慧城市的理念:城市环境中所有的电动汽车都可以使用能源，当电动汽车自身需要的时候，这些能源流就会被再生回社区。

这个想法承诺创造一个健康的城市能源环境，最终是可持续的:

“灯塔城市里斯本(葡萄牙)、伦敦(联合王国)和米兰(意大利)的示范区将实施可复制的城市数字解决方案和协作模式。伦敦的格林尼治皇家行政区、米兰的罗马纳港和里斯本市中心的Vettabbia将对建筑进行改造，引入共享电力移动服务，并通过与市民互动，安装能源管理系统、智能灯柱和城市共享平台。波尔多、布尔加斯和华沙等城市将共同开发、验证或实施这些解决方案和模型。

这个项目有10个主要目标:

总需求和部署智能城市解决方案

交付通用的和可复制的创新模型

吸引外部投资

加快采用智慧城市解决方案

能源效益先导区

不可逆转地将思维转向本地可再生能源

推广电子交通的新模式

成功接触市民

最大限度地利用“城市数据”

促进地方层面的创新，创造新的企业和就业机会

资料来源:欧盟智慧城市信息系统

牵引逆变器和OBC是电子技术在汽车环境中的两个有趣的应用，特别是，这些解决方案适用于电动汽车，因为智能电子集成电路在这类汽车中大量存在。

亲爱的看客，您是否认为SiC将成为电动汽车电子设备实现的理想建筑材料呢？接下来，我们再设想一下SiC功率器件又有什么优势呢？

在现代能源基础设施中，电力电子技术仍以过去几十年的陈旧技术为基础。硅材料在很多方面已经接近其理论性能极限，因此业界在不断寻找新的半导体元器件材料，以期从根本上提升转化和利用电力的效率。

SiC功率器件作为可显著减少功率转换损耗的关键器件而得到业界的广泛关注，其供应商以美国Cree、日本ROHM等公司为典型代表。2010年，ROHM率先宣布量产SiC MOSFET产品，开始了这一产品的市场化进程。近年来，ROHM不断推进SiC领域的创新研究，在进一步降低功率损耗方面寻求不断突破。

SiC功率器件有什么优势？

ROHM半导体（深圳）有限公司分立元器件部高级经理水原德健从基本原理出发，阐述了功率元器件的特性、SiC的优势以及未来的发展趋势。据其介绍，功率元器件的损耗包括导通损耗和开关损耗。导通损耗是电流流经元器件时（ON状态），因元器件的电阻成分而产生的损耗，芯片面积越大，导通损耗越小；而开关损耗则是指将元器件的通电状态进行ON→OFF、OFF→ON切换时，每次开关动作产生的损耗。在生产功率元器件时，如何将损耗降到最低，对于提升产品的效率有至关重要的意义。

对于SiC在功率器件中的优势，水原德健表示，主要在于SiC可以有效降低功率转换时的损耗，它有三个最重要的特性：高压特性、高频特性、高温特性，正因为这三个特性，它才可以实现比Si更低的导通电阻、以更高的频率高速工作，并且可以经受更高的温度，从而可实现模块和周边元器件的小型化，以及冷却机构的简化。水原德健强调，与其他SiC厂商相比，ROHM的最大优势在于是一条龙的生产体制，2009时ROHM收购了SiCrystal公司，它是一家专门做SiC材料的德国公司，有了它提供材料，ROHM会在德国完成晶圆，然后在日本的福冈、京都做芯片的封装和SiC模组，据介绍，ROHM是全球唯一一家可以实现一条龙生产的SiC生产厂商。

审核编辑 黄昊宇