什么是碳化硅？SiC在电力电子领域的一些非凡特性有哪些

　　碳化硅因其独特的性能而被誉为硅的潜在替代品。以下是使这种材料如此非凡的特性，以及它在电力电子设备中的应用。

　　碳化硅（SiC）似乎是最近的一项创新，但是，自19世纪。它最早的用途是作为研磨材料，直到它被广泛应用于包括半导体制造在内的广泛行业中。

　　尽管SiC已经存在了很长时间，但该材料在半导体中的使用是一项相对较新的创新。这主要取决于大型高质量晶圆的可用性。

　　什么是碳化硅？

　　尽管硅是电子产品中使用最广泛的半导体，但它开始显示出一些局限性，尤其是在高功率应用中。这就是SiC作为硅的潜在替代品的地方。

　　事实上，正是这种材料的宽带隙（或能隙）使SiC器件能够承受远高于普通硅的温度，甚至超过200°C的温度，从而使其适用于高功率应用。当材料的带隙很高时，电子设备可以更小，运行更快，更可靠。宽带隙还使应用能够在比其他半导体更高的温度、电压和频率下工作。近年来，随着基于SiC的新型功率器件的开发，这些特性导致了电力电子学的根本转变。

　　碳化硅性质

　　SiC（也称为“碳化硅”）的广泛用途是该材料非凡物理性能的结果。SiC是硅和碳在晶体结构中的组合，SiC可以采用大约250种不同的晶体形式。

　　例如，SiC的单个晶粒可以烧结在一起以形成坚固的陶瓷，而SiC纤维可以与聚合物一起使用以形成复合材料。同时，可以生长较大的单个SiC晶体用于半导体应用。

　　SiC在电力电子领域的一些非凡特性包括：

　　高导热性

　　低热膨胀

　　高抗热震性

　　高能效

　　高工作温度

　　低功耗和开关损耗

　　模具尺寸小

　　高耐用性，适合长寿命应用

　　碳化硅在电动汽车中的应用

　　电力电子系统的设计人员正在使用这种材料进行创新并充分利用SiC器件，SiC正在许多令人兴奋的应用中快速使用，以应对开发高效，高功率器件的能源和成本挑战，这将有助于推动21圣世纪。

　　SiC被发现对创新特别有利的一个领域是电动汽车-想想任何完全或部分由电力驱动的车辆，例如电动自行车和电动汽车（EV）。

　　电动汽车使用新组件和变频器为发动机、车载电池充电器和感应充电器以及用于辅助负载（如动力转向）的逆变器提供动力。这些系统需要高压电池，这是早期采用电动汽车的主要障碍之一。然而，使用SiC，可以缩小电动汽车电池的尺寸，同时降低消费者的总成本，从而降低采用的障碍。

　　此外，SiC的热性能还使汽车制造商能够降低冷却动力总成组件的成本。这通过减轻电动汽车的重量和成本带来了更多好处。

　　未来属于碳化硅

　　SiC技术被广泛认为是硅的可靠替代品和替代品。宽带隙材料通过降低特定负载下的开关和传导损耗，同时大幅改善热管理，提供了前所未有的能效。

　　SiC器件还需要更少的外部元件，具有更可靠的系统布局，并且具有更低的生产成本。SiC的更高效率、更小的外形尺寸和更轻的重量也使设计更智能，冷却要求更低，这为创新创造了巨大的潜力，制造商正在迅速寻找新的方法来利用这一点。

审核编辑：刘清