Amb la indústria en auge, el consum global d’energia ha augmentat any rere any. A la Xina, la contaminació de vehicles motoritzats s’ha convertit en una font important de contaminació de l’aire, una causa important de la contaminació per cendres i fumades fotogràfiques i la urgència de la prevenció i el control de la contaminació de vehicles de motor ha esdevingut cada cop més important. L’estalvi d’energia i la reducció d’emissions s’ha convertit en un problema important en el desenvolupament de la indústria de l’automoció. Per tant, desenvolupar enèrgicament nous vehicles energètics és una mesura estratègica per aconseguir la conservació d’energia i la reducció d’emissions i promoure el desenvolupament sostenible de la indústria automobilística de la Xina.
Actualment, les parts d’accionament elèctric de EV (Pure Electric Vehicle) i HEV (Hybrid Electric Vehicle) es componen principalment de dispositius d’energia basats en silici (Si). Amb el desenvolupament de vehicles elèctrics, s’han exigit majors requisits sobre la miniaturització i la reducció de pes de les unitats elèctriques. Tot i això, a causa de les limitacions dels materials, els dispositius d’energia basats en Si tradicionals s’han apropat o fins i tot han arribat als límits intrínsecs dels seus materials en molts aspectes. Per tant, diversos fabricants d’automoció tenen grans esperances en una nova generació de dispositius d’energia de carbur de silici (SiC).
Els semiconductors de tercera generació, representats pel carbur de silici, tenen avantatges significatius respecte als materials semiconductors tradicionals com ara el silici monocristal·lí i l’arsènid de gal·li, com ara una gran conductivitat tèrmica, una gran resistència de camp d’avaria, una elevada taxa de deriva d’electrons i una elevada energia d’enllaç. L’alta estabilitat química i la forta resistència a la radiació han determinat que el carbur de silici tingui una posició insubstituïble en molts camps. Principalment de la manera següent:
(1) SiC té una conductivitat tèrmica elevada (fins a 4,9 W / cm • K), que és 3,3 vegades la de Si. Per tant, el material SiC té un bon efecte de dissipació de la calor. Teòricament, el dispositiu de potència SiC pot funcionar a una temperatura de junció de 175 ° C, de manera que el volum de l’aigüera tèrmica es pot reduir significativament, cosa que és adequat per fabricar dispositius d’alta temperatura.
(2) SiC té una gran resistència de camp de descomposició i el seu camp elèctric en avaria és 10 vegades superior al de Si, per la qual cosa és adequat per a commutadors d'alta tensió i té una capacitat de maneig de potència forta, cosa que fa que els materials SiC siguin adequats per fabricar alta potència, dispositius d’alta corrent.
(3) SiC té una elevada taxa de derivació d'electrons, que és el doble del valor de Si, i gairebé no s'atén en camps elevats, i la seva alta capacitat de processament de camps és forta. Per tant, el material SiC és adequat per a dispositius d'alta freqüència.
El cristall únic SiC és també el material semiconductor de tercera generació més madur en tecnologia de preparació. Per tant, SiC és un dels materials ideals per fabricar dispositius d’alta temperatura, alta freqüència, d’alta potència, d’alta tensió.
És ben sabut que els mòduls d'alta potència IGBT d'alta densitat de potència, d'alta tensió són els components més importants del convertidor. Com més gran sigui la densitat de potència, més compacte és el disseny del sistema d’accionament elèctric i major potència en el mateix volum. A causa de la gran densitat de corrent dels dispositius SiC (per exemple, productes Infineon fins a 700 A / cm2), la mida completa del mòdul de potència SiC és molt menor que el mòdul de potència Si IGBT al mateix nivell de potència, reduint considerablement la mida del mòdul d'alimentació.