Avec l'industrie en plein essor, la consommation mondiale d'énergie a augmenté d'année en année. En Chine, la pollution causée par les véhicules à moteur est devenue une source importante de pollution atmosphérique, une cause importante de pollution par les cendres et le smog photochimique, et l'urgence de la prévention et du contrôle de la pollution par les véhicules automobiles est devenue de plus en plus importante. Les économies d'énergie et la réduction des émissions sont devenues un enjeu majeur du développement de l'industrie automobile. Par conséquent, développer vigoureusement de nouveaux véhicules à énergie est une mesure stratégique visant à réaliser des économies d'énergie et à réduire les émissions et à promouvoir le développement durable de l'industrie automobile chinoise.
À l'heure actuelle, les pièces d'entraînement électrique des véhicules électriques (véhicules électriques purs) et des véhicules électriques hybrides (HEV) sont principalement composées de dispositifs d'alimentation à base de silicium (Si). Avec le développement des véhicules électriques, la miniaturisation et la réduction de poids des entraînements électriques ont été renforcées. Cependant, en raison de limitations matérielles, les dispositifs d'alimentation traditionnels à base de Si ont atteint, voire dépassé, les limites intrinsèques de leurs matériaux à de nombreux égards. Par conséquent, divers constructeurs automobiles ont de grands espoirs pour une nouvelle génération de dispositifs d'alimentation en carbure de silicium (SiC).
Les semi-conducteurs de troisième génération, représentés par le carbure de silicium, présentent des avantages considérables par rapport aux matériaux semi-conducteurs traditionnels tels que le silicium monocristallin et l'arséniure de gallium, tels que la conductivité thermique élevée, l'intensité du champ de claquage, la dérive d'électrons à saturation élevée et l'énergie de liaison élevée. Une stabilité chimique élevée et une forte résistance aux radiations ont déterminé que le carbure de silicium occupe une place irremplaçable dans de nombreux domaines. Principalement comme suit:
(1) Le SiC a une conductivité thermique élevée (jusqu'à 4,9 W / cm • K), soit 3,3 fois celle du Si. Par conséquent, le matériau SiC a un bon effet de dissipation de chaleur. Théoriquement, le dispositif d'alimentation en SiC peut fonctionner à une température de jonction de 175 ° C, ce qui permet de réduire considérablement le volume du dissipateur thermique, ce qui convient à la fabrication de dispositifs à haute température.
(2) Le SiC a un champ de claquage élevé et son champ électrique de claquage est 10 fois supérieur à celui du Si. Il convient donc aux commutateurs haute tension et présente une capacité de charge élevée, ce qui rend les matériaux à base de SiC adaptés à la fabrication de hautes puissances. dispositifs à courant élevé.
(3) Le SiC a un taux de dérive électronique à saturation élevé, qui est deux fois supérieur à celui de Si, et s'atténue difficilement à des champs élevés, et sa capacité de traitement à champ élevé est forte. Par conséquent, le matériau SiC convient aux appareils à haute fréquence.
Le monocristal de SiC est également le matériau semi-conducteur de troisième génération le plus mature en technologie de préparation. Par conséquent, le SiC est l’un des matériaux idéaux pour la fabrication de dispositifs haute température, haute fréquence, haute puissance et haute tension.
Il est bien connu que les modules de puissance IGBT à haute densité de puissance, haute tension et courant élevé sont les composants les plus importants de l’onduleur. Plus la densité de puissance est élevée, plus la conception du système de motorisation électrique est compacte et plus la puissance est élevée dans le même volume. En raison de la densité de courant élevée des dispositifs SiC (par exemple, les produits Infineon jusqu’à 700 A / cm2), la taille totale du boîtier de module de puissance SiC est nettement plus petite que celle du module de puissance Si IGBT au même niveau de puissance, ce qui réduit considérablement la taille du boîtier. module de puissance.
