新能源车企都在用，IGBT甘拜下风、SIC有何优势？

前言

新能源汽车依旧火热，今年上半年国内销量突破370万辆，比亚迪、特斯拉、丰田、现代、吉利、上海大众、日产等车企都已经在引入 SIC器件。为何车企都采用SiC器件？SiC器件具备哪些优势？

碳化硅在汽车行业的应用趋势

碳化硅（Silicon Carbide，简称SiC）是一种重要的半导体材料，具有广泛的应用领域。

在电动汽车中，碳化硅功率器件的应用主要为两个方向，一个用于电机驱动逆变器（电机控制器），另一个用于车载电源系统，主要包括：电源转换系统（车载DC/DC）、车载充电系统（OBC）、车载空调系统（PTC和空压机）等方面。

SIC优势

IGBT 技术通常为中低档车辆提供更具成本效益的解决方案，SiC 提供出色的效率和峰值功率，尤其是在较高电压下，适用于非常重视续航里程和性能的车辆，系统成本也更加灵活。

●转换效率

就本质而言，当前的 IGBT 技术会随着电压的增加而变得更厚且效率更低，从而导致需要更高的阻断电压。可以基于 IGBT 构建更高电压的逆变器，但随着电动汽车的电压达到 800 V 及以上，SiC 的效率将大大高于 IGBT。在更高电压下，SiC 不必像 IGBT 一样厚也能实现阻断电压。在标准负载下，IGBT 的效率约为 94%。然而，在较低负载下，其效率下降至 92%，例如当车辆以巡航速度运行时。相比之下，SiC 在标准负载下可达到 98%，增益为 4%。SiC 在较低负载下具有 95% 的效率，增益为 3%。

●增加行驶里程

一个 100 千瓦时的电池和基于 IGBT 的逆变器解决方案，可以产生 300 英里的最大行驶里程。使用 SiC ，效率提高 3% 以上，将使车辆的续航里程增加 9 英里或更多。对于具有更大电池的车辆，例如长途运输卡车，续航里程会更远。

●系统尺寸

SiC 技术的效率更高，使高压主驱逆变器在尺寸上更加紧凑，而不会影响效率或峰值功率。较小的逆变器使设计人员在逆变器的放置方面具有更大的灵活性，并最大限度地增加了车内的乘客空间和可用空间。

●热管理

管理车辆内的热量对于维持整体系统效率至关重要。基于 SiC 的主驱逆变器具有更高的热效率，可产生更低的损耗和更少的散热。这意味着逆变器在较低的温度下运行，带来双重好处：牵引系统可以实现更高的峰值功率，同时降低散热系统整体成本。

总结

当前，新能源汽车产销两旺，汽车半导体产业正在成为全球集成电路行业发展的重要动力。功率半导体将成为单车成本最高的半导体，也是国内企业现阶段最有可能实现突破的汽车半导体领域，而碳化硅已毋庸置疑地成为了主要突破点。