S rozmachem průmyslu se celosvětová spotřeba energie každoročně zvýšila. V Číně se znečištění motorových vozidel stalo důležitým zdrojem znečištění ovzduší, významnou příčinou znečištění popelem a fotochemickým smogem a naléhavost prevence a kontroly znečištění motorových vozidel se stále více zvyšuje. Úspora energie a snižování emisí se stala hlavním tématem rozvoje automobilového průmyslu. Proto je energický vývoj nových energetických vozidel strategickým opatřením k dosažení úspory energie a snížení emisí a podpoře udržitelného rozvoje čínského automobilového průmyslu.
V současné době jsou části elektrického pohonu EV (Pure Electric Vehicle) a HEV (Hybrid Electric Vehicle) složeny převážně z výkonových zařízení na bázi křemíku (Si). S vývojem elektrických vozidel byly kladeny vyšší požadavky na miniaturizaci a redukci hmotnosti elektrických pohonů. Avšak kvůli materiálovým omezením se tradiční výkonová zařízení na bázi Si v mnoha ohledech přiblížily nebo dokonce dosáhly vnitřních limitů svých materiálů. Proto různí výrobci automobilů mají velké naděje pro novou generaci energetických zařízení z karbidu křemíku (SiC).
Polovodiče třetí generace, představované karbidem křemíku, mají významné výhody oproti tradičním polovodičovým materiálům, jako je monokrystalický křemík a arzenid gallia, jako je vysoká tepelná vodivost, vysoká intenzita rozpadového pole, vysoká míra saturace elektronového driftu a vysoká vazebná energie. Vysoká chemická stabilita a vysoká odolnost vůči záření určují, že karbid křemíku má v mnoha polích nezastupitelnou pozici. Hlavně takto:
(1) SiC má vysokou tepelnou vodivost (do 4,9 W / cm • K), což je 3,3krát vyšší než u Si. Materiál SiC má proto dobrý účinek na odvod tepla. Teoreticky může SiC napájecí zařízení pracovat při teplotě spoje 175 ° C, takže může být výrazně snížen objem chladiče, což je vhodné pro výrobu vysokoteplotních zařízení.
(2) SiC má vysokou intenzitu rozpadového pole a jeho elektrické rozpadové pole je desetkrát větší než u Si, takže je vhodné pro vysokonapěťové spínače a má silnou schopnost manipulace s výkonem, díky čemuž jsou materiály SiC vhodné pro výrobu vysokého výkonu, špičková zařízení.
(3) SiC má vysokou rychlost saturace elektronového driftu, což je dvojnásobek hodnoty Si, a při vysokých polích je téměř neztlumitelný a jeho vysoká schopnost zpracování pole je vysoká. Materiál SiC je proto vhodný pro vysokofrekvenční zařízení.
Monokrystal SiC je také nejvyspělejším polovodičovým materiálem třetí generace v technologii přípravy. Proto je SiC jedním z ideálních materiálů pro výrobu zařízení s vysokou teplotou, vysokou frekvencí, vysokým výkonem a vysokým napětím.
Je dobře známo, že nejdůležitějšími součástmi střídače jsou vysoká hustota výkonu, vysokonapěťové a proudové výkonové moduly IGBT. Čím vyšší je hustota výkonu, tím kompaktnější je konstrukce systému elektrického pohonu a větší výkon ve stejném objemu. Vzhledem k vysoké proudové hustotě SiC zařízení (např. Produktů Infineon do 700 A / cm2) je velikost balíčku výkonového modulu SiC výrazně menší než výkonový modul Si IGBT při stejné úrovni výkonu, což výrazně snižuje velikost napájecí modul.
