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在全球汽車電動化的浪潮中,續航裏程和充電速度一直以來都是新能源汽車行業(ye) 老生常談的困難。那麽(me) 想要解決(jue) 這兩(liang) 大難題,一個(ge) 是提高電池續航能力,一個(ge) 是提高充電速度。
采用大電流直流快充方案時,大電流會(hui) 導致充電槍、汽車電池、線纜等汽車核心部件產(chan) 生很高的熱損耗,且提升的效率有限。那麽(me) 高壓快充方案是被大多數汽車企業(ye) 采用的方案。理想狀態下:電流保持不變,電功率會(hui) 隨著電壓的增加而增加。那麽(me) 回歸現實,即便是存在部分損耗,但是電功率仍會(hui) 隨著電壓的增加而增加,充電速度也會(hui) 提升,並且可以有效地降低發熱現象。
目前,800V高壓快充平台已經開始成為(wei) 主流新能源車企的共識。800V高壓快充平台的優(you) 勢體(ti) 現在同等功率、電流減半。 2019年,保時捷推出純電超跑,將400V電壓平台提升到800V。2022年,極狐阿爾法、小鵬等部分車型逐漸加入到800V高壓快充平台中來,2023年加入到800V高壓平台的汽車車型也越來越多。
在新能源汽車市場大力推進適應高壓快充技術的高壓平台上,碳化矽功率器件是關(guan) 鍵的一部分。碳化矽MOSFET逐漸取代傳(chuan) 統矽基IGBT,成為(wei) 必然趨勢。碳化矽是半導體(ti) 材料第三代的產(chan) 物,碳化矽這種優(you) 異性能的材料,在電源係統中發揮著重要的作用。
碳化矽具有優(you) 異的導熱性能、具有較高的耐壓性能,與(yu) 傳(chuan) 統的矽基材料相比,具有高電壓、大電流、高溫、低損耗等獨特的優(you) 勢。由於(yu) 碳化矽的高硬度、高熔點、化學穩定等優(you) 點,在多個(ge) 領域都有廣泛的應用。
(1)新能源汽車:主要應用於(yu) 新能源車的電驅電控係統,碳化矽功率器件可以提供更高的功率密度和效率,從(cong) 而提高電池續航裏程和減少能源消耗。
(2)電力電子領域:碳化矽功率器件在電力電子領域的應用也非常廣泛,包括電機驅動、太陽能逆變器、風能轉換器、高速列車等。碳化矽基碳化矽器件主要應用領域有電動汽車/充電樁、光伏新能源等。
(3)光伏發電:光伏逆變器龍頭企業(ye) 已采用碳化矽 MOSFET 功率器件替代矽器件。根據中商情報網數據,使用碳化矽功率器件可使轉換效率從(cong) 96%提高至 99%以上,能量損耗降低 50%以上,設備循環壽命提升50倍,從(cong) 而帶來成本低、效能高的好處。
(4)化工領域:具有良好的耐高溫、耐磨損、耐酸堿性,可以作為(wei) 耐腐蝕設備、油氣管道和化工反應器等材料。
(5)射頻器件:射頻器件是在無線通信領域負責信號轉換的部件,如功率放大器、射頻開關(guan) 、濾波器、低噪聲放大器等。相較於(yu) 傳(chuan) 統的矽基 LDMOS 器件,其可以更好地適應 5G 通信基站、雷達應用等領域低能耗、高效率要求。
總的來說,隨著應用需求的不斷增長和工藝技術的逐步成熟,碳化矽將成為(wei) 半導體(ti) 產(chan) 業(ye) 的新風口。碳化矽功率器件具有許多優(you) 勢和廣泛的應用前景,是未來功率半導體(ti) 器件的重要發展方向。碳化矽行業(ye) 是一個(ge) 巨大的增量市場,尤其是隨著新能源汽車等領域的快速發展,在推進適應高壓快充技術的高壓平台的進程中,對碳化矽的需求會(hui) 逐漸增加。
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