半导体碳化硅陶瓷有哪些应用领域

宜兴市国泰陶瓷科技有限公司2024-01-06

1）新能源汽车。碳化硅材料可以使器件越来越小，其性能也在不断提高，因此电动汽车制造商近年来一直青睐它。五年前，特斯拉率先在Model 3中间驱动逆变器上使用碳化硅，开创了碳化硅“上车”的先河。此外，在车载充电器中，使用碳化硅可以获得更快的开关频率FSW、更高的效率、双向操作、更小的无源元件、更小的系统尺寸和更低的系统成本。因此，根据碳化硅器件的特点和电动汽车的发展趋势，碳化硅器件是未来电动汽车的必然选择。 2）轨道交通。与传统的硅基IGBT相比，碳化硅功率器件可以有效提高开关频率，降低开关损耗。其高频可以进一步降低无源器件的噪声、温度、体积和重量，提高器件应用的移动性和灵活性。是新一代牵引逆变器技术的主流发展方向。碳化硅器件已在城市轨道交通系统中得到应用。苏州轨道交通口3号线0312路列车是国内较早基于碳化硅变换器技术的永磁直驱牵引系统项目，实现了20%的牵引节能目标。 2012年，在东京地铁银座线上进行了全球SiC器件加载运行试验。自2015年以来，日本开始在铁路车辆上使用许多SiC器件，到2021年，它将进入普遍应用阶段。 3）光伏发电在光伏发电的应用中，基于硅器件的传统逆变器成本约占系统的10%。尽管如此，它仍然是系统能量损失的主要来源之一。经过40多年的发展，硅基器件的转换效率和功率密度已接近理论极限。采用碳化硅材料，转换效率可从96%提高到99%以上，能量损耗可降低50%以上，设备循环寿命可提高50倍。例如，在住宅和商业光伏系统中的串联逆变器中，碳化硅器件在系统层面带来了成本和性能优势。阳光电源等前面的光伏逆变器已将碳化硅器件应用于其串联逆变器。 4）智能电网基于碳化硅的电源开关是硅基器件的理想替代品，因为它的导通电阻很小。可用于高电压、高温、高频应用。与硅电源器件相比，开关损耗造成的功率损耗可降低5倍以上，体积和重量可降低40%，这将对未来电网形态和能源战略调整产生重大影响。 5）无线通信设施。 5G的发展推动了碳化硅基氮化镓器件需求的增长，具有广阔的市场空间。在微波射频器件率放大器直接决定了移动终端与基站之间的无线通信距离、信号质量等关键参数。 5G通信因其高频率、高速度、高功率，对性能要求更高。基于碳化硅衬底的氮化镓射频器件具有碳化硅导热系数高、氮化镓在高频段射频输出大等优点