Dengan industri yang berkembang pesat, konsumsi energi global telah meningkat dari tahun ke tahun. Di Cina, polusi kendaraan bermotor telah menjadi sumber penting polusi udara, penyebab penting dari polusi asap abu dan fotokimia, dan urgensi pencegahan dan pengendalian polusi kendaraan bermotor menjadi semakin menonjol. Penghematan energi dan pengurangan emisi telah menjadi masalah utama dalam pengembangan industri otomotif. Oleh karena itu, mengembangkan kendaraan energi baru dengan penuh semangat adalah langkah strategis untuk mencapai konservasi energi dan pengurangan emisi dan mempromosikan pengembangan industri otomotif China yang berkelanjutan.
Saat ini, bagian penggerak listrik EV (Pure Electric Vehicle) dan HEV (Hybrid Electric Vehicle) terutama terdiri dari perangkat daya berbasis silikon (Si). Dengan perkembangan kendaraan listrik, persyaratan yang lebih tinggi telah ditempatkan pada miniaturisasi dan pengurangan berat drive listrik. Namun, karena keterbatasan material, perangkat daya berbasis Si tradisional telah mendekati atau bahkan mencapai batas intrinsik materi mereka dalam banyak hal. Oleh karena itu, berbagai produsen otomotif memiliki harapan tinggi untuk generasi baru perangkat daya silikon karbida (SiC).
Semikonduktor generasi ketiga, yang diwakili oleh silikon karbida, memiliki keunggulan signifikan dibandingkan bahan semikonduktor tradisional seperti silikon monokristalin dan galium arsenide, seperti konduktivitas termal yang tinggi, kekuatan medan breakdown yang tinggi, laju drift elektron saturasi tinggi, dan energi ikatan yang tinggi. Stabilitas kimia yang tinggi dan ketahanan radiasi yang kuat telah menentukan bahwa silikon karbida memiliki posisi yang tak tergantikan di banyak bidang. Terutama sebagai berikut:
(1) SiC memiliki konduktivitas termal yang tinggi (hingga 4,9 W / cm • K), yaitu 3,3 kali dari Si. Oleh karena itu, bahan SiC memiliki efek pembuangan panas yang baik. Secara teoritis, perangkat daya SiC dapat beroperasi pada suhu persimpangan 175 ° C, sehingga volume heat sink dapat dikurangi secara signifikan, yang cocok untuk membuat perangkat suhu tinggi.
(2) SiC memiliki kekuatan medan gangguan tinggi, dan medan listrik gangguannya 10 kali lipat dari Si, sehingga cocok untuk sakelar tegangan tinggi, dan memiliki kemampuan penanganan daya yang kuat, membuat bahan SiC cocok untuk membuat daya tinggi, perangkat arus tinggi.
(3) SiC memiliki laju penyimpangan elektron saturasi tinggi, yang dua kali nilai Si, dan hampir tidak dilemahkan pada medan tinggi, dan kemampuan pemrosesan medan tinggi yang kuat. Oleh karena itu, bahan SiC cocok untuk perangkat frekuensi tinggi.
Kristal tunggal SiC juga merupakan bahan semikonduktor generasi ketiga yang paling matang dalam teknologi persiapan. Oleh karena itu, SiC adalah salah satu bahan yang ideal untuk pembuatan suhu tinggi, frekuensi tinggi, daya tinggi, perangkat tegangan tinggi.
Sudah diketahui bahwa kepadatan daya tinggi, tegangan tinggi, modul daya IGBT arus tinggi adalah komponen yang paling penting dalam inverter. Semakin tinggi kerapatan daya, semakin kompak desain sistem penggerak listrik, dan semakin besar daya dalam volume yang sama. Karena kepadatan arus yang tinggi dari perangkat SiC (misalnya, produk Infineon hingga 700 A / cm2), ukuran paket modul daya SiC secara signifikan lebih kecil daripada modul daya Si IGBT pada level daya yang sama, sangat mengurangi ukuran modul daya.
