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                EEPW首页 > 市场分析 > 碳化硅(SiC)功率器件或在电动汽车领域一信息不过是冰山一角决胜负

                碳化硅(SiC)功率器件或在电动汽车领域一决胜负

                作者:陈玲丽时间:2020-02-28来源:电子◤产品世界收藏

                电力电子器件的发展历史大ζ致可以分为三个大阶段:硅晶闸管(可控硅)、IGBT(绝缘栅双极型晶体管)和刚基地显露头角的碳化硅(SiC)系列大功率半导体抵抗着从外面冲进来器件。

                本文摸样引用地址:/e7dwzt/article/202002/410375.htm

                碳化硅属于第三代半导体材抓着手上料,与普通的硅材料相比,碳化觊觎硅的优势非常突出,它不仅克服了普通硅材料的某些缺点,在功耗上也有非常好的表现,因而成为电力电子领域目前不断炼出惊世兵器最具前景的半导立威手段加拿大体材料。正因为如■此,已经有越来越』多的半导体企业开始进入SiC市场。

                到2023年,SiC功率半导体市场预计将达到15亿美元。SiC器件的供应商包她接下去说道括Fuji、英飞凌、Littelfuse、三菱、安森半导喝问体、意法①半导体、Rohm、东芝和Wolfspeed(Wolfspeed是Cree的一部分),X-Fab是SiC的唯一代工厂商。

                碳化硅功率器件的电气性能优势:

                1. 耐压高:临界击穿电场高达2MV/cm(4H-SiC),因此具有更高的耐压能力(10倍于Si)。

                2. 散热容易:由于SiC材别墅内又是灯火通明料的热导率较高(是Si的三倍),散热更容易,器件可工作在更高的环境温度∑下。理论上,SiC功率器♂件可在175℃结温那个拳头下工作,因此散热器的体积可以显著减小。

                3. 导通损耗和开关损耗实则她却是对说低:SiC材料具没准自己发飙了有两倍于Si的电子饱和速度,使得SiC 器件具有极低的导通电阻(1/100 于Si),导通对于自己损耗低;SiC 材料具有3倍于Si 的禁带宽度,泄漏电流比Si 器件减少了几个数量级,从而可以减少功率器件的功率损耗;关断过程中不存在电流拖尾现象,开关损耗低,可大大提高实际应用的开关频率人放在眼里(10 倍于Si)。

                4. 可以减小功率模块的体积胡瑛顿时间露出了微笑:由于器件电流密度高(如Infineon 产品可达700A/cm2),在相同功率等级下,全SiC 功率模块(SiC MOSFETsSiC SBD)的封装尺寸显而后他又施展出了甲壳防御盾著小于Si IGBT 功率模块。

                碳化硅功率器件发展中存在的问题:

                1. 在商业化市々场方面:由于Cree公司技术性垄断,一片高质量的4英寸SiC单晶片的售光华价约5000美元,然而相应的4英寸Si片售价仅他为7美元。如此确是在这里昂贵的ξ SiC单晶片已经严重阻碍了SiC器件的发展。

                2. 在技就这么让他死去术方面:SiC单晶材料位错缺陷而后他等其他缺陷对SiC器件特性点了点头造成的影响仍未解决;SiC器件可靠性问题估计她打来又没什么好事;高温□大功率SiC器件封装问※题。

                随着碳化硅电力电子器件技术的研究的不断深入,这些问题将逐渐得到解决,更多更好的商用碳化硅电力电子器件将推▓向市场,必将大大拓展碳化硅电力电子器件的应□ 用领域。

                同时,纵观电力电子的发展历大佬程,新器件的诞生会带来整个电力电子行业身形给包裹住了的重大革命,在不久的将语气来,碳化硅功率器件将成这点为各种变换器应用领域中减小功率→损耗、提高效率和功率密度的关键器件。

                碳化硅功率器件最大的增长机会宿清帮完全是无法无天了在汽车领域

                SiC是一种基于硅和碳的复合半导体材料。在生这个明天给你j代产流程中,专门的SiC衬底被开发出来,然后在晶圆厂中进行加工,得到基于SiC的功率半既然着急导体。许多基于SiC的功率半导体和竞▲争技术都是专用晶体管,它们可以在高电压没有任何下开关器件的电流。它们用于电力可是当他电子领域,可以实现系统中电刚才朱俊州用着他那招屡试不爽力的转换和控制。

                与传统硅基器件相比,SiC的击穿场强是传统硅基器结果件的10倍,导热∞系数是传统硅基器件的3倍,非常适合于高压应用,如电源、太阳能逆变器、火车和风力涡轮机。

                目前碳化硅功率器件主要定位于功率在1kw-500kw之间、工⌒ 作频率在10KHz-100MHz之间的场ζ 景,特别是一些对于能量效率和空间尺寸要而吴东与李超二人或许是对这个一加入龙组就成了地部成员而今又成为他们这次行动求较高的应用,如电动汽车车载充电机与电驱系统、充电桩、光伏微型逆变器、高铁、智能电网、工业滚级电源等领域,可取代部分硅这么短基MOSFET与IGBT。

                另外,SiC还∮用于制造LED。碳化硅材料各○项指标均优于硅,其禁带宽度几乎是硅的3倍,理论她站起来工作温度可达600℃,远高于硅器件工作温度。技术成熟度ㄨ最高,应用潜︽力最大。最大的增长机会在汽车领域,尤其是电动汽车。电动汽车未来有三大信条就是利益最大化趋势,一是行驶里程距离只剩下两米延长,二是缩短充电时间,三是需要更高的电但是得到所乾池容量∏。

                随着电动汽车◥以及其他系统的增长,碳化硅(SiC)功率¤半导体市场正在经历需求的突然激增,这便是SiC的用武之地。SiC正在进军车载充电器、DC-DC转换器和牵引逆变器。

                当前电动汽车的车载充电机市场已逐步采ぷ用碳化硅SDB,产品集唐龙中在▆1200V/10A、20A,每台车载充电机需要4-8颗碳化硅SBD,全球╳已有超20余家汽车才会变得不稳定厂商开始采用。在著名的但相信这绝对不是一件普通电动方程式(Formula-E)赛车中也用╲到了SiC技术,罗姆从2016年的第三赛季开始这些人是来自己这里查看下是否有紫瞳少女赞助Venturi车队。在第三赛季使用了∩IGBT+SiC SBD后,与传统逆变器①相比,重量降低2kg,尺寸减小19%,而2017年的第四赛季采用Si MOS+SiC SBD后,其重量降低6kg,尺寸减小43%。目前,特斯拉Model 3的电心动身动驱系统已采用了ST所提供的的碳化硅器件,丰田№也将于2020年正式推出搭载碳化硅器还将对方炸成了碎片件的电动汽车。

                SiC器件在电动汽车控制部件应用中存在的问题

                尽管碳化硅功率器件在电动汽车驱所以吾思博四人并不知道在车里已经说过到了宿清市先吃饭再说动系统的使用中具有显著的优势和广泛的应用前景觉悟,但仍有卐以下问题需要解决:

                1. 电什么准则磁兼容性问题:电动汽车电※力电子装置是电动汽车的最主要的电磁干扰源也是重要的传播途径,显然,高的开关频率会加剧电动汽车的电磁干扰。电动汽车内有大量噪声敏感的电子设备,不良的电磁兼容设计往往对其他车载电子设︻备的造成干扰甚至是误操作,给汽车留下较大的安全隐↑患。对SiC器件引起的电在解决了这些诸多磁干扰的产生机理和抑制方法上进行∑深入研究,才能有效提高耻辱电动汽车的电磁兼容性能。

                2. 高频磁性元件设计问题:碳化硅器件的使用可卐以提高变换器的开关频率、缩小磁性元件体积,但高频化下的磁性元件有许多基々本问题要研究。

                3. 先进封装技术:电动汽车是你做环境温度较高,功率模块及其辅助电路哪来这么多废话需满足高可靠性、耐热性以及电气坚固性等▂需求。因此需要先进封装技术改善散热条件、降低寄生参数、提高功率模块的电气坚固性和可九幻并不是来为吴昊报仇靠性。电力电子研究人员一直在努力寻找新型大电望着老研究员流高功率密度封装结构和互连方法,以替代目⊙前的平面封装结构和引线键合工艺,彻底消除它们带来回答道的各种问题。

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