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碳化硅陶瓷基板在功率器件中究竟有什么应用?

 时间:2022-05-09     浏览:83     分享

随着电动汽车、智能电网、核电和太阳能的不断发展,以及航海、航空、航天、高铁交通等能源领域的不断发展,我们对电力设备的性能提出了更高的要求。

 

在功率器件是电力电子行业最重要的基础元器件之一,广泛应用于电力设备的功率变换和电路控制等领域。功率器件作为用电设备和系统的核心,起着实现电能的处理、转换和控制的作用,是工业系统中不可缺少的核心半导体产品。碳化硅陶瓷基板在功率器件具有优良的耐高压、耐高温和低损耗性能。能有效满足电力电子系统高效、小型化、轻量化的要求,在新能源汽车、光伏发电、轨道交通、智能电网等领域优势明显。本文主要讲碳化硅陶瓷基板在功率器件中的用途。

 

1、碳化硅陶瓷在电动汽车中的用途

碳化硅陶瓷功率器件的功率定位在1KW-500KW之间,工作频率在10KHz-100MHz之间。特别适用于对能效和空间尺寸要求较高的应用,如电动汽车充电器、充电桩、光伏逆变器、高速铁路、智能电网、工业电源等可逐步替代硅基MOSFETIGBT

 

2、碳化硅陶瓷在光伏领域的用途

一份报告显示,在光伏发电应用中,基于硅基器件的传统逆变器成本约占系统的10%,但却是系统能量损失的主要来源之一。采用碳化硅MOSFET或功率模块结合碳化硅陶瓷MOSFET和碳化硅SBD的光伏逆变器,可将转换效率从96%提高到99%以上,能量损失降低50%以上,设备循环寿命提高50次。优点是可以减小系统体积,提高功率密度,延长器件使用寿命,降低生产成本。

 

高效率、高功率密度、高可靠性和低成本是光伏逆变器未来的发展趋势。在组串式和集中式光伏逆变器中,碳化硅陶瓷基板产品有望逐步取代硅基器件。

 

3、碳化硅陶瓷基板新型传输系统

碳化硅陶瓷功率开关是硅基器件的理想替代品,因为它在高压、高温和高频应用中具有极低的开路电阻。使用碳化硅组件可以将功率损耗降低5倍以上,同时尺寸和重量减少40%以上,这将对未来的电网配置和能源战略调整产生重大影响。

 

4、碳化硅陶瓷在轨道交通中的应用

轨道交通车辆呈现多元化发展,按运行状态可分为干线机车、城轨车辆和高速列车。其中,城市轨道车辆和高速列车是未来轨道交通发展的主要动力。大量功率半导体器件用于轨道交通车辆,其牵引变流器、辅助变流器、主辅一体变流器、电力电子变压器、电源充电器等都需要使用碳化硅陶瓷基板器件中。


其中牵引变流器是机车大功率交流传动系统的核心设备,将碳化硅陶瓷基板器件应用于轨道交通牵引变流器,可以最大限度地发挥碳化硅陶瓷器件的高温、高频和低损耗特性,提高牵引变流器器件的效率。碳化硅陶瓷基板器件的使用完全满足了轨道交通大容量、轻量化、节能的牵引变流器装置的应用需求,可以提高系统的整体效率。