提高电动汽车性能的SiC电力电子器件

在电动汽车设计方面，提高续航里程的最有效方法是提高电池电压。目前，大多数电动汽车电池的输出电压为400 V或更低。将此电压提高到800 V可在相同电流下提供更大的车辆马力。它还提高了给定功率水平下的系统效率。

降低电动汽车成本的一个关键工具是提高电力电子设备的效率，最重要的是提高功率密度（功率效率与整体尺寸之比）。电力电子设备的功能是将电池提供的高压直流电转换为车辆所需的各种其他形式。这包括牵引电机（驱动车轮）所需的三相交流电（AC），以及车载充电器和其他系统所需的各种DC/DC转换。

设计人员对碳化硅碳化硅的问题

是什么限制了更高电池电压的使用并阻碍了系统功率密度的进一步提高？问题的很大一部分是大多数电力电子设备都使用硅半导体电源开关。硅-用于我们现在拥有的几乎所有电子设备的集成电路-在高压和高温下根本无法正常工作。而这些正是电动汽车电力电子设备中存在的条件。

幸运的是，对于这类应用，有一种替代硅的半导体材料，称为碳化硅（SiC）。它具有一系列电子特性，非常适合在电动汽车电力电子设备中的高电压、高温和高功率下使用。下表总结了碳化硅在电动汽车电力电子领域的主要特性和优势。

满足全球对碳化硅的需求

汽车制造商已经非常清楚SiC功率开关的优势。当然，微电子制造商正在努力扩大生产能力，以满足这一不断发展的需求。

但是，生产出符合电动汽车行业未来产量和成本目标的高质量碳化硅器件并不容易。事实上，经过数十年的研发，全球仍然只有少数供应商掌握了生产高质量、大型、无缺陷的碳化硅晶圆的艺术。

此外，理想情况下，汽车制造商希望从垂直整合的供应商处采购基于SiC的功率组件。也就是说，这家公司从种植晶圆材料一直到制造成品、封装设备，无所不包。对材料基板和外延拥有所有权和控制权的组件制造商使汽车制造商或一级供应商相信产品将可靠交付并保持一致的质量。如果出现问题，它还消除了供应链中供应商之间的相互指责。

相干公司是全球为数不多的拥有完整、垂直整合碳化硅制造能力的公司之一。我们生产碳化硅晶圆和外延，一直到功率器件和模块。此外，我们可以生产碳化硅材料无与伦比的质量，使相干公司几乎是唯一一家能够成功从目前的标准晶圆直径150毫米过渡到200毫米的供应商。较大晶圆的好处是可以显着降低器件成本。

消费者对电动汽车的接受度要求它们提供与传统汽油动力汽车相同水平的便利性和经济性。这将需要降低初始购买价格和运营成本，以及增加行驶里程和减少充电时间。基于碳化硅独特特性的汽车电力电子技术将在实现这些目标方面发挥重要作用。相干公司为降低碳化硅器件的成本所做的努力使我们在这项技术上取得了成功。

审核编辑：刘清