Ar strauji augošu rūpniecību enerģijas patēriņš pasaulē ir palielinājies katru gadu. Ķīnā mehānisko transportlīdzekļu piesārņojums ir kļuvis par būtisku gaisa piesārņojuma avotu, par būtisku pelnu un fotoķīmiskā smoga piesārņojuma cēloni, un aizvien nozīmīgāka kļūst mehānisko transportlīdzekļu piesārņojuma novēršanas un kontroles steidzamība. Enerģijas taupīšana un emisiju samazināšana ir kļuvusi par galveno jautājumu autobūves nozares attīstībā. Tāpēc enerģētiska jaunu enerģijas transportlīdzekļu izstrāde ir stratēģisks pasākums, lai panāktu enerģijas saglabāšanu un emisiju samazināšanu un veicinātu Ķīnas autobūves nozares ilgtspējīgu attīstību.
Pašlaik EV (Pure Electric Vehicle) un HEV (Hybrid Electric Vehicle) elektropiedziņas daļas galvenokārt sastāv no silīcija (Si) bāzes enerģijas ierīcēm. Attīstoties elektriskajiem transportlīdzekļiem, tika izvirzītas augstākas prasības elektrisko piedziņu miniatūrizācijai un svara samazināšanai. Materiālu ierobežojumu dēļ tradicionālās uz Si balstītās enerģijas ierīces daudzos aspektos ir pietuvojušās vai pat sasniegušas savu materiālu robežas. Tāpēc dažādiem automobiļu ražotājiem ir lielas cerības uz jaunas paaudzes silīcija karbīda (SiC) enerģijas ierīcēm.
Trešās paaudzes pusvadītājiem, kurus pārstāv silīcija karbīds, ir ievērojamas priekšrocības salīdzinājumā ar tradicionālajiem pusvadītāju materiāliem, piemēram, monokristāliskajiem silīcija un gallija arsenīdiem, piemēram, augsta siltumvadītspēja, augsta sabrukšanas lauka intensitāte, augsts piesātinājuma elektronu dreifēšanas ātrums un augsta saistošā enerģija. Augsta ķīmiskā stabilitāte un spēcīga izturība pret radiāciju ir noteikusi, ka silīcija karbīdam daudzās jomās ir neaizvietojama pozīcija. Galvenokārt šādi:
(1) SiC ir augsta siltuma vadītspēja (līdz 4,9 W / cm • K), kas ir 3,3 reizes lielāka par Si. Tāpēc SiC materiālam ir labs siltuma izkliedes efekts. Teorētiski SiC jaudas ierīce var darboties krustojuma temperatūrā 175 ° C, tāpēc var ievērojami samazināt siltuma izlietnes tilpumu, kas ir piemērots augstas temperatūras ierīču izgatavošanai.
(2) SiC ir liela sabrukšanas lauka intensitāte, un tā sabrukšanas elektriskais lauks ir desmit reizes lielāks nekā Si, tāpēc tas ir piemērots augstsprieguma slēdžiem un tam ir liela jaudas apstrādes spēja, padarot SiC materiālus piemērotus lielas jaudas iegūšanai, augstas strāvas ierīces.
(3) SiC ir augsts piesātināto elektronu dreifēšanas ātrums, kas ir divreiz lielāks par Si vērtību, un augstos laukos tas gandrīz nevājina, un tā augstā lauka apstrādes spēja ir spēcīga. Tāpēc SiC materiāls ir piemērots augstfrekvences ierīcēm.
SiC monokristāli ir arī visnobriedīgākais trešās paaudzes pusvadītāju materiāls sagatavošanas tehnoloģijās. Tādēļ SiC ir viens no ideālajiem materiāliem augstas temperatūras, augstas frekvences, lielas jaudas, augstsprieguma ierīču ražošanai.
Ir labi zināms, ka augsts enerģijas blīvums, augstspriegums, lielas strāvas IGBT jaudas moduļi ir vissvarīgākie komponenti invertorā. Jo lielāks jaudas blīvums, jo kompakts ir elektriskās piedziņas sistēmas dizains un jo lielāka jauda tajā pašā tilpumā. Sakarā ar lielo SiC ierīču strāvas blīvumu (piemēram, Infineon izstrādājumiem līdz 700 A / cm2), pilna SiC enerģijas moduļa paketes izmērs ir ievērojami mazāks nekā Si IGBT barošanas modulis ar tādu pašu enerģijas līmeni, ievērojami samazinot barošanas modulis.
