全球向電動(dòng)汽車的過(guò)渡導(dǎo)致了汽車行業(yè)的轉(zhuǎn)型，這是由于汽車原始設(shè)備制造商（OEM）對(duì)創(chuàng)造越來(lái)越高效和高性能的電動(dòng)汽車的需求。寬帶隙半導(dǎo)體等電子技術(shù)在實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

電動(dòng)和混合動(dòng)力汽車越來(lái)越追捧既有效又經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的功率轉(zhuǎn)換技術(shù)。由于碳化硅（SiC）提供的優(yōu)勢(shì)，寬帶隙（WBG）半導(dǎo)體在性能方面優(yōu)于傳統(tǒng)硅，并將很快取代并超越傳統(tǒng)的硅基功率器件，尤其是用于電動(dòng)汽車（EV）設(shè)計(jì)的功率器件。

1、電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)

電動(dòng)汽車的成功與高效率的實(shí)現(xiàn)密切相關(guān)。在電動(dòng)汽車中，效率在滿載條件下（通常，當(dāng)負(fù)載>90%時(shí)）達(dá)到其最大潛力。在城市駕駛中，負(fù)載可以降低到10%，再生制動(dòng)等系統(tǒng)在將車輛效率提高多達(dá)30%方面起著至關(guān)重要的作用。

為此，應(yīng)將安裝在EV中的所有電子元件和系統(tǒng)的功耗降至最低，同時(shí)尊重汽車行業(yè)施加的空間和重量限制。

汽車零部件必須滿足的其他具有挑戰(zhàn)性的要求包括高可靠性（百萬(wàn)分之缺陷部件數(shù)量已達(dá)到個(gè)位數(shù)）和出色的熱管理。碳化硅是一種能夠滿足這些要求的半導(dǎo)體材料，取代并優(yōu)于傳統(tǒng)的硅基功率器件，如MOSFET和IGBT。

SiC 的臨界電場(chǎng)強(qiáng)度為 2.8 MV/cm，遠(yuǎn)高于硅的臨界電場(chǎng)強(qiáng)度 （0.3 MV/cm），允許設(shè)計(jì)人員在半導(dǎo)體襯底上應(yīng)用更薄的外延層，從而降低組件的表面電阻和功率損耗。此外，該特性允許SiC達(dá)到非常高的擊穿電壓，甚至只有幾kV量級(jí)。

因此，這些器件可以在遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)硅達(dá)到的頻率下進(jìn)行有效切換。由于開(kāi)關(guān)頻率較高，無(wú)源元件和磁性器件（如電感器）的尺寸也降低了。因此，系統(tǒng)的整體尺寸顯著減小，從而提高了功率密度。SiC 的寬帶隙和強(qiáng)大的導(dǎo)熱性進(jìn)一步降低了系統(tǒng)重量和體積，可實(shí)現(xiàn)高溫操作和簡(jiǎn)單的冷卻控制。

新的高性能和長(zhǎng)距離電動(dòng)汽車將基于SiC，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的硅基功率器件（如IGBT）無(wú)法進(jìn)一步降低其功耗，重量和尺寸，這些都是提高效率的先決條件。此外，高壓電池即將從 400 V 過(guò)渡到 800 V，對(duì)所使用的功率器件提出了更嚴(yán)格的電壓要求。