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碳化硅在电动汽车领域的应用前景

作者 金岭环保 浏览 发布时间 18-01-09

 

随着工业的蓬勃发展,全球能源消耗逐年增加,在我国,汽车排放带来的污染已经成为城市大气污染的主要因素,机动车污染防治的紧迫性日益凸显。节能减排已成为汽车业发展的重大课题。因此,大力发展新能源汽车是实现节能减排,促进我国汽车产业可持续发展的战略性措施。

随着电动汽车的发展,对电力驱动的小型化和轻量化提出了更高的要求。然而,由于材料限制,传统的硅基功率器件在许多方面已经达到了极限,因此,各汽车厂都用新一代碳化硅功率器件代替了传统硅。

第三代半导体是满足“创新驱动发展”国家战略需求、实现绿色、低碳、智能和可持续发展、支撑国民经济可持续发展不可或缺的先进电子材料。以碳化硅为代表的第三代半导体,与单晶硅和砷化镓等传统半导体材料相比,具有明显的优势,如高热导率、高击穿场强、高饱和电子漂移速率、高键合能、高化学稳定性、抗辐射性强等,决定了碳化硅在诸多领域有着不可替代的地位。主要如下:

1碳化硅具有高热导率(达到4.9W/cmK),是硅的3.3倍。因此,碳化硅材料散热效果好,理论上,碳化硅功率器件可在 175℃结温下工作,因此散热器的体积可以显著减小,适合用来制作高温器件。

2)碳化硅具有高的击穿场强,其击穿电场是硅的10倍,因而适用于高压开关,最大功率处理能力强,使得碳化硅材料适于制作大功率、大电流器件。

3)碳化硅具有高的饱和电子漂移速率,其数值是硅的2倍,在高场下几乎不发生衰减,其高场处理能力强,因此,碳化硅材料适用于高频器件。

  碳化硅单晶在制备技术上也是第三代半导体材料中最成熟的。因此碳化硅是制作高温、高频、大功率、高压器件的理想材料之一。

碳化硅器件在电动汽车中的应用潜力巨大,碳化硅器件可以显著减小电力系统的体积、重量和成本,提高功率密度和系统效率,使其成为纯电动汽车和混合动力汽车电力驱动装置中的理想器件,也将为电动汽车的动力驱动系统带来革命性的改变。