真正实现碳化硅的汽车应用资质
碳化硅 (sic) 可为电动汽车 (ev) 领域带来许多优势：更高的额定电压、出色的功率转换效率以及应对高温的能力等，也因此一直备受推崇。本博文将讨论电动汽车的设计考虑因素，并探讨各种 sic 技术如何帮助您克服设计挑战。
这篇博客文章最初由 united silicon carbide (unitedsic) 发布，该公司于 2021 年 11 月加入 qorvo 大家庭。unitedsic 是一家领先的碳化硅 (sic) 功率半导体制造商，它的加入促使 qorvo 将业务扩展到电动汽车 (ev)、工业电源、电路保护、可再生能源和数据中心电源等快速增长的市场。
通过组合不同属性，碳化硅 (sic) 已成为电动汽车 (ev) 领域的主要半导体技术，其器件性能优于基于传统硅 (si) 器件的性能。其优势包括更高的额定电压、出色的功率转换效率，以及处理更高温度的能力。
车载充电器 (obc)、dc/dc 转换器和牵引逆变器均受益于 sic 的出众性能，同时工艺和架构的持续改进必然会进一步增加其魅力。此类改进将扩大这种宽带隙材料的工作参数范围，并进一步减少功率损耗。与此同时，扩大产量所带来的规模经济也必将降低其成本，让其吸引力倍增。
sic 在电动汽车领域中的应用
影响电动汽车领域的关键因素：
需要加快充电速度。为此，电动汽车工程团队希望部署可在更高电压下工作的 obc。于是能够适应这些电压的 sic 器件便有了用武之地。常用的 650v 额定电压器件并不总是能够满足要求，我们需要更高额定电压的半导体来适应更高的电池电压。与此同时，额定电压为 900v 或 1200v 的相关器件成本较高，很难大规模应用。可实现一定程度的电压提升，但所涉及费用不会大幅提高的解决方案将是最优选择。
需要支持更高的工作频率。要提高开关速度，就必须尽可能地降低开关损耗。否则效率水平就会降低，且热管理装置将需要更多空间。这将增加整体尺寸、重量和成本，所以需加以避免。
大幅降低运行损耗。这样就可以延长电动汽车的单次充电续航里程。这还可以缩小电动汽车的电池尺寸。对于汽车制造商来说，两者均非常具有吸引力。
成本考虑因素。另一个加速从内燃机汽车向电动汽车转变的重要因素就是，制造商是否能够减少消费者购买电动汽车时必须进行的投资。如果要做到这一点，就必须控制与各组件相关的成本。而在总成本中，逆变器元件所占的比例特别大。
事实证明，认识到上述因素的本质，以及找到可行性解决方案的迫切性是推动 unitedsic 开发其第四代 sic 技术的关键。表 1 中列出了对其他供应商提供的 sic 技术的规范改进。表中将额定电压为 750v 的新型 uj4c075018k4s sic fet 与三种 650v sic mosfet 替代方案以及一种硅基超结 fet 器件进行了比较。尽管第 4 代 sic fet 具有明显更高的额定电压，但该技术的单位面积导通电阻比其他 sic mosfet 的低 2 到 3 倍，且比硅基超结 fet 器件低不止一个数量级。这意味着 sic fet 在更小的封装内便能实现类似的性能。
表 1：unitedsic 第 4 代 sic fet 与 si 超结和 sic 同类竞争器件的比较
sic fet 采用了高密度沟槽 sic jfet 结构，因此实现了超低单位面积导通电阻。该结构与低电压 si mosfet 共同封装。sic jfet 的面积更小意味着，对于给定的晶粒尺寸，导通电阻将非常低（图 1）。与之对应的，可以使用电容更低且外形更小巧的 fet，同时将导通电阻保持在可接受的较低水平。
为降低电阻值和热阻值，同时遏制相关损耗，sic 基材的厚度明显更薄。为保持结构的完整性，需将减薄的基材通过银 (ag) 烧结材料（热导率比标准焊接材料高 6 倍）连接到铜 (cu) 引线框。
unitedsic 第 4 代 sic 技术带来的其他优势还包括大幅降低相关栅极驱动损耗，如表 4 中所示（与表中所列其他器件相比）。这意味着开关速度可提高三倍，且不会导致栅极驱动 ic 过热。也无需使用负栅极驱动。由于具有较低的正向压降 (vfsd) 和最低的反向恢复电荷 (qrr)，其 vf.qrr 品质因数 (fom) 也非常出色。这是目前市场上任何其他器件都无法比拟的。
图 1：额定 750v unitedsic 第 4 代 sic fet 与额定 650v fet 竞争产品之间的单位面积导通电阻比较
sic 已经开始用于提高电动汽车动力传动系统和电池系统的效率，从而实现远远超过 si 半导体技术限制的性能基准。下一代 sic 技术的出现将进一步肯定 sic 在未来几年促进电动汽车在全球普及的价值。
欲了解更多详细信息，请查看我们最近发表在 power systems design 一月刊上的文章 https://www.powersystemsdesign.com/print-archives-dir/476/。
原文标题：真正实现碳化硅的汽车应用资质
文章出处：【微信公众号：qorvo半导体】欢迎添加关注！文章转载请注明出处。
Oculus CEO调任，内部一分为二
谷歌推出ARCore,手机上体验宇宙大爆炸,实现AR效果
444光立方制作图解
PV和PVC是什么
为什么以太坊协议不太可能整合经济抽象
真正实现碳化硅的汽车应用资质
马云又出新花样 金融创新相互保
实时嵌入式系统的图形界面支持系统
苹果新iPhone或搭载面容ID人脸识别系统
中国移动推出人工智能平台“九天”
浅谈人工智能发展趋势
!供应/收购 DSO3215A DSO3062A 示波器 D
0漏检，缺陷识别率＞99%，维视智造AI全栈全场景产品赋能光伏质检
浅谈基于超声波传感器的人体行为检测
工业互联网助力中小企业转型升级的四大作用
一种用于提取和体内长期监测游离DNA
iOS14．3正式版发布，对隐私保护不透明的整治正式开始
英特尔尚未决定将芯片来使用外部代工厂?
红外遥控测试仪电路图分享
耐压和漏电流测试区别
这篇博客文章最初由 united silicon carbide (unitedsic) 发布，该公司于 2021 年 11 月加入 qorvo 大家庭。unitedsic 是一家领先的碳化硅 (sic) 功率半导体制造商，它的加入促使 qorvo 将业务扩展到电动汽车 (ev)、工业电源、电路保护、可再生能源和数据中心电源等快速增长的市场。
通过组合不同属性，碳化硅 (sic) 已成为电动汽车 (ev) 领域的主要半导体技术，其器件性能优于基于传统硅 (si) 器件的性能。其优势包括更高的额定电压、出色的功率转换效率，以及处理更高温度的能力。
车载充电器 (obc)、dc/dc 转换器和牵引逆变器均受益于 sic 的出众性能，同时工艺和架构的持续改进必然会进一步增加其魅力。此类改进将扩大这种宽带隙材料的工作参数范围，并进一步减少功率损耗。与此同时，扩大产量所带来的规模经济也必将降低其成本，让其吸引力倍增。
sic 在电动汽车领域中的应用
影响电动汽车领域的关键因素：
需要加快充电速度。为此，电动汽车工程团队希望部署可在更高电压下工作的 obc。于是能够适应这些电压的 sic 器件便有了用武之地。常用的 650v 额定电压器件并不总是能够满足要求，我们需要更高额定电压的半导体来适应更高的电池电压。与此同时，额定电压为 900v 或 1200v 的相关器件成本较高，很难大规模应用。可实现一定程度的电压提升，但所涉及费用不会大幅提高的解决方案将是最优选择。
需要支持更高的工作频率。要提高开关速度，就必须尽可能地降低开关损耗。否则效率水平就会降低，且热管理装置将需要更多空间。这将增加整体尺寸、重量和成本，所以需加以避免。
大幅降低运行损耗。这样就可以延长电动汽车的单次充电续航里程。这还可以缩小电动汽车的电池尺寸。对于汽车制造商来说，两者均非常具有吸引力。
成本考虑因素。另一个加速从内燃机汽车向电动汽车转变的重要因素就是，制造商是否能够减少消费者购买电动汽车时必须进行的投资。如果要做到这一点，就必须控制与各组件相关的成本。而在总成本中，逆变器元件所占的比例特别大。
事实证明，认识到上述因素的本质，以及找到可行性解决方案的迫切性是推动 unitedsic 开发其第四代 sic 技术的关键。表 1 中列出了对其他供应商提供的 sic 技术的规范改进。表中将额定电压为 750v 的新型 uj4c075018k4s sic fet 与三种 650v sic mosfet 替代方案以及一种硅基超结 fet 器件进行了比较。尽管第 4 代 sic fet 具有明显更高的额定电压，但该技术的单位面积导通电阻比其他 sic mosfet 的低 2 到 3 倍，且比硅基超结 fet 器件低不止一个数量级。这意味着 sic fet 在更小的封装内便能实现类似的性能。
表 1：unitedsic 第 4 代 sic fet 与 si 超结和 sic 同类竞争器件的比较
sic fet 采用了高密度沟槽 sic jfet 结构，因此实现了超低单位面积导通电阻。该结构与低电压 si mosfet 共同封装。sic jfet 的面积更小意味着，对于给定的晶粒尺寸，导通电阻将非常低（图 1）。与之对应的，可以使用电容更低且外形更小巧的 fet，同时将导通电阻保持在可接受的较低水平。
为降低电阻值和热阻值，同时遏制相关损耗，sic 基材的厚度明显更薄。为保持结构的完整性，需将减薄的基材通过银 (ag) 烧结材料（热导率比标准焊接材料高 6 倍）连接到铜 (cu) 引线框。
unitedsic 第 4 代 sic 技术带来的其他优势还包括大幅降低相关栅极驱动损耗，如表 4 中所示（与表中所列其他器件相比）。这意味着开关速度可提高三倍，且不会导致栅极驱动 ic 过热。也无需使用负栅极驱动。由于具有较低的正向压降 (vfsd) 和最低的反向恢复电荷 (qrr)，其 vf.qrr 品质因数 (fom) 也非常出色。这是目前市场上任何其他器件都无法比拟的。
图 1：额定 750v unitedsic 第 4 代 sic fet 与额定 650v fet 竞争产品之间的单位面积导通电阻比较
sic 已经开始用于提高电动汽车动力传动系统和电池系统的效率，从而实现远远超过 si 半导体技术限制的性能基准。下一代 sic 技术的出现将进一步肯定 sic 在未来几年促进电动汽车在全球普及的价值。
欲了解更多详细信息，请查看我们最近发表在 power systems design 一月刊上的文章 https://www.powersystemsdesign.com/print-archives-dir/476/。
原文标题：真正实现碳化硅的汽车应用资质
文章出处：【微信公众号：qorvo半导体】欢迎添加关注！文章转载请注明出处。
Oculus CEO调任，内部一分为二
谷歌推出ARCore,手机上体验宇宙大爆炸,实现AR效果
444光立方制作图解
PV和PVC是什么
为什么以太坊协议不太可能整合经济抽象
真正实现碳化硅的汽车应用资质
马云又出新花样 金融创新相互保
实时嵌入式系统的图形界面支持系统
苹果新iPhone或搭载面容ID人脸识别系统
中国移动推出人工智能平台“九天”
浅谈人工智能发展趋势
!供应/收购 DSO3215A DSO3062A 示波器 D
0漏检，缺陷识别率＞99%，维视智造AI全栈全场景产品赋能光伏质检
浅谈基于超声波传感器的人体行为检测
工业互联网助力中小企业转型升级的四大作用
一种用于提取和体内长期监测游离DNA
iOS14．3正式版发布，对隐私保护不透明的整治正式开始
英特尔尚未决定将芯片来使用外部代工厂?
红外遥控测试仪电路图分享
耐压和漏电流测试区别