在2020年疫情期間，隨著電動(dòng)汽車需求的急劇上升以及全球范圍內(nèi)政府的激勵(lì)政策推動(dòng)，電動(dòng)汽車充電站需求大幅增長。過去的三年中，主力電動(dòng)汽車制造商迅速增加了電動(dòng)汽車的產(chǎn)量。

然而，電動(dòng)汽車市場的增長不僅僅是數(shù)量的增加，更在于市場的多元化。從低成本、低排放車輛的需求趨勢來看，亞太地區(qū)的電動(dòng)汽車市場有望穩(wěn)步擴(kuò)張；而北美和歐洲地區(qū)，政府的倡議和高性能汽車市場的擴(kuò)大正在推動(dòng)其快速增長。據(jù)預(yù)測，到2030年，全球電動(dòng)汽車的銷售量將達(dá)到3920萬輛。按照預(yù)測，年均增長率將達(dá)到21.7%，將全球電動(dòng)汽車市場規(guī)模從2022年的815萬輛提升至2030年的3920萬輛。

在電動(dòng)汽車中，如何選擇適當(dāng)?shù)目刂颇K至關(guān)重要，這決定了電動(dòng)汽車的運(yùn)行方式。在全球范圍內(nèi)，被廣泛推薦的技術(shù)無疑是IGBT和SiC模塊。SiC模塊首次由特斯拉采用，并且現(xiàn)在其他制造商也在其功率逆變器中使用。

IGBT模塊是什么，它是如何工作的？

GBT（絕緣柵雙極晶體管）是一種三端功率半導(dǎo)體器件，被稱為電子開關(guān)，被廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車中。IGBT功率模塊逐漸成為高功率應(yīng)用（如電動(dòng)汽車）的首選技術(shù)，因?yàn)樗谔岣唛_關(guān)速度、溫度控制、重量和成本性能方面有著顯著的優(yōu)勢。IGBT功率模塊在電動(dòng)汽車中扮演著電氣開關(guān)的角色，實(shí)現(xiàn)交直流電的轉(zhuǎn)換。

備受關(guān)注的SiC（碳化硅）

硅碳化合物（SiC）將硅（Si）和碳（C）結(jié)合，具有獨(dú)特的電氣特性，使得可以為各種應(yīng)用創(chuàng)建固態(tài)半導(dǎo)體器件成為可能。硅的制造成本低，技術(shù)也是眾所周知的?，F(xiàn)在，在科學(xué)和實(shí)踐上，碳化硅（SiC）與硅（Si）相競爭，以制造功率半導(dǎo)體器件。與Si相比，SiC是一種更有效的電導(dǎo)體。高轉(zhuǎn)換效率電力，由電流和電壓引起，通過使用SiC功率模塊進(jìn)行轉(zhuǎn)換。現(xiàn)在，已經(jīng)越來越廣泛地認(rèn)識(shí)到市場上600-1700V范圍的SiC功率器件提供了對(duì)傳統(tǒng)硅（Si）功率器件的快速開關(guān)替代品。

由于SiC功率半導(dǎo)體器件的重要效率特性，在諸如xEV充電器、太陽能轉(zhuǎn)換器、電動(dòng)出行和電力電子等多個(gè)應(yīng)用中，可以實(shí)現(xiàn)降低成本、提高系統(tǒng)性能，預(yù)計(jì)其使用將大幅增加。

IGBT和SiC在電動(dòng)汽車性能中為什么如此重要？

電動(dòng)汽車（BEV）的轉(zhuǎn)換效率仍有提升空間，當(dāng)前為59％-62％，但借助新型開關(guān)裝置，電動(dòng)汽車性能將得到顯著提升。

根據(jù)Mordor Intelligence的數(shù)據(jù)，2020年IGBT市場價(jià)值為60.47億美元，預(yù)計(jì)到2026年將達(dá)到110.1億美元。IGBT市場增長的另一個(gè)原因是電動(dòng)和混合動(dòng)力車輛（EV/HEV）的汽車動(dòng)力系統(tǒng)應(yīng)用不斷增加。通過IGBT，傳導(dǎo)和開關(guān)損耗顯著降低，從而直接影響車輛的整體效率。歐洲、北美和中國的電動(dòng)汽車銷售為IGBT在基礎(chǔ)設(shè)施和電動(dòng)汽車制造方面創(chuàng)造了新的機(jī)會(huì)。這些銷售進(jìn)一步加強(qiáng)了IGBT在市場中的地位。

隨著寬禁帶（WBG）材料在電動(dòng)汽車和功率轉(zhuǎn)換中的應(yīng)用增多，新一代的SiC模塊將為電動(dòng)汽車帶來更好的性能。在高溫和重復(fù)應(yīng)力環(huán)境下，SiC模塊可能是提高效率、實(shí)現(xiàn)成本、尺寸和能源節(jié)約的最佳選擇。SiC模塊因其高效率和快速開關(guān)速度，逐漸成為電動(dòng)汽車中的理想選擇，帶來多項(xiàng)優(yōu)勢：

1.在滿負(fù)荷情況下，損失降低了70％，在低負(fù)荷情況下?lián)p失更小，可以使用更小的電池來實(shí)現(xiàn)相同的續(xù)航里程。

2.冷卻系統(tǒng)減小了40％，在滿負(fù)荷時(shí)降低了損失，提供了更小的冷卻系統(tǒng)。

3.在整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)提供更好的可靠性。

4.50％以上的模塊/封裝尺寸縮減。

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審核編輯 黃宇