IGBT与SiC在电动汽车功率模块中的重要性

在2020年疫情期间，随着电动汽车需求的急剧上升以及全球范围内政府的激励政策推动，电动汽车充电站需求大幅增长。过去的三年中，主力电动汽车制造商迅速增加了电动汽车的产量。

然而，电动汽车市场的增长不仅仅是数量的增加，更在于市场的多元化。从低成本、低排放车辆的需求趋势来看，亚太地区的电动汽车市场有望稳步扩张；而北美和欧洲地区，政府的倡议和高性能汽车市场的扩大正在推动其快速增长。据预测，到2030年，全球电动汽车的销售量将达到3920万辆。按照预测，年均增长率将达到21.7%，将全球电动汽车市场规模从2022年的815万辆提升至2030年的3920万辆。

在电动汽车中，如何选择适当的控制模块至关重要，这决定了电动汽车的运行方式。在全球范围内，被广泛推荐的技术无疑是IGBT和SiC模块。SiC模块首次由特斯拉采用，并且现在其他制造商也在其功率逆变器中使用。

IGBT模块是什么，它是如何工作的？

GBT（绝缘栅双极晶体管）是一种三端功率半导体器件，被称为电子开关，被广泛应用于电动汽车中。IGBT功率模块逐渐成为高功率应用（如电动汽车）的首选技术，因为它在提高开关速度、温度控制、重量和成本性能方面有着显著的优势。IGBT功率模块在电动汽车中扮演着电气开关的角色，实现交直流电的转换。

备受关注的SiC（碳化硅）

硅碳化合物（SiC）将硅（Si）和碳（C）结合，具有独特的电气特性，使得可以为各种应用创建固态半导体器件成为可能。硅的制造成本低，技术也是众所周知的。现在，在科学和实践上，碳化硅（SiC）与硅（Si）相竞争，以制造功率半导体器件。与Si相比，SiC是一种更有效的电导体。高转换效率电力，由电流和电压引起，通过使用SiC功率模块进行转换。现在，已经越来越广泛地认识到市场上600-1700V范围的SiC功率器件提供了对传统硅（Si）功率器件的快速开关替代品。

由于SiC功率半导体器件的重要效率特性，在诸如xEV充电器、太阳能转换器、电动出行和电力电子等多个应用中，可以实现降低成本、提高系统性能，预计其使用将大幅增加。

IGBT和SiC在电动汽车性能中为什么如此重要？

电动汽车（BEV）的转换效率仍有提升空间，当前为59％-62％，但借助新型开关装置，电动汽车性能将得到显著提升。

根据Mordor Intelligence的数据，2020年IGBT市场价值为60.47亿美元，预计到2026年将达到110.1亿美元。IGBT市场增长的另一个原因是电动和混合动力车辆（EV/HEV）的汽车动力系统应用不断增加。通过IGBT，传导和开关损耗显著降低，从而直接影响车辆的整体效率。欧洲、北美和中国的电动汽车销售为IGBT在基础设施和电动汽车制造方面创造了新的机会。这些销售进一步加强了IGBT在市场中的地位。

随着宽禁带（WBG）材料在电动汽车和功率转换中的应用增多，新一代的SiC模块将为电动汽车带来更好的性能。在高温和重复应力环境下，SiC模块可能是提高效率、实现成本、尺寸和能源节约的最佳选择。SiC模块因其高效率和快速开关速度，逐渐成为电动汽车中的理想选择，带来多项优势：

1.在满负荷情况下，损失降低了70％，在低负荷情况下损失更小，可以使用更小的电池来实现相同的续航里程。

2.冷却系统减小了40％，在满负荷时降低了损失，提供了更小的冷却系统。

3.在整个负载范围内提供更好的可靠性。

4.50％以上的模块/封装尺寸缩减。

浮思特科技为您提供优质的新能源汽车方案

深圳市浮思特科技有限公司，专注在新能源汽车、电力新能源、家用电器、触控显示，4大领域，并已有大量的成熟方案储备，为客户提供从方案研发到产品选型采购的一站式服务，是一家拥有核心技术的电子元器件供应商和解决方案商。

电动汽车市场的快速增长，浮思特科技会持续为客户提供优质的汽车解决方案。

审核编辑 黄宇