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隨著電動(dòng)汽車、智能電網(wǎng)、核電和太陽能的不斷發(fā)展，以及航海、航空、航天、高鐵交通等能源領(lǐng)域的不斷發(fā)展，我們對電力設(shè)備的性能提出了更高的要求。

在功率器件是電力電子行業(yè)最重要的基礎(chǔ)元器件之一，廣泛應(yīng)用于電力設(shè)備的功率變換和電路控制等領(lǐng)域。功率器件作為用電設(shè)備和系統(tǒng)的核心，起著實(shí)現(xiàn)電能的處理、轉(zhuǎn)換和控制的作用，是工業(yè)系統(tǒng)中不可缺少的核心半導(dǎo)體產(chǎn)品。碳化硅陶瓷基板在功率器件具有優(yōu)良的耐高壓、耐高溫和低損耗性能。能有效滿足電力電子系統(tǒng)高效、小型化、輕量化的要求，在新能源汽車、光伏發(fā)電、軌道交通、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域優(yōu)勢明顯。本文主要講碳化硅陶瓷基板在功率器件中的用途。

1、碳化硅陶瓷在電動(dòng)汽車中的用途

碳化硅陶瓷功率器件的功率定位在1KW-500KW之間，工作頻率在10KHz-100MHz之間。特別適用于對能效和空間尺寸要求較高的應(yīng)用，如電動(dòng)汽車充電器、充電樁、光伏逆變器、高速鐵路、智能電網(wǎng)、工業(yè)電源等可逐步替代硅基MOSFET和IGBT。

2、碳化硅陶瓷在光伏領(lǐng)域的用途

一份報(bào)告顯示，在光伏發(fā)電應(yīng)用中，基于硅基器件的傳統(tǒng)逆變器成本約占系統(tǒng)的10%，但卻是系統(tǒng)能量損失的主要來源之一。采用碳化硅MOSFET或功率模塊結(jié)合碳化硅陶瓷MOSFET和碳化硅SBD的光伏逆變器，可將轉(zhuǎn)換效率從96%提高到99%以上，能量損失降低50%以上，設(shè)備循環(huán)壽命提高50次。優(yōu)點(diǎn)是可以減小系統(tǒng)體積，提高功率密度，延長器件使用壽命，降低生產(chǎn)成本。

高效率、高功率密度、高可靠性和低成本是光伏逆變器未來的發(fā)展趨勢。在組串式和集中式光伏逆變器中，碳化硅陶瓷基板產(chǎn)品有望逐步取代硅基器件。

3、碳化硅陶瓷基板新型傳輸系統(tǒng)

碳化硅陶瓷功率開關(guān)是硅基器件的理想替代品，因?yàn)樗诟邏?、高溫和高頻應(yīng)用中具有極低的開路電阻。使用碳化硅組件可以將功率損耗降低5倍以上，同時(shí)尺寸和重量減少40%以上，這將對未來的電網(wǎng)配置和能源戰(zhàn)略調(diào)整產(chǎn)生重大影響。

4、碳化硅陶瓷在軌道交通中的應(yīng)用

軌道交通車輛呈現(xiàn)多元化發(fā)展，按運(yùn)行狀態(tài)可分為干線機(jī)車、城軌車輛和高速列車。其中，城市軌道車輛和高速列車是未來軌道交通發(fā)展的主要?jiǎng)恿?。大量功率半?dǎo)體器件用于軌道交通車輛，其牽引變流器、輔助變流器、主輔一體變流器、電力電子變壓器、電源充電器等都需要使用碳化硅陶瓷基板器件中。

其中牽引變流器是機(jī)車大功率交流傳動(dòng)系統(tǒng)的核心設(shè)備，將碳化硅陶瓷基板器件應(yīng)用于軌道交通牽引變流器，可以最大限度地發(fā)揮碳化硅陶瓷器件的高溫、高頻和低損耗特性，提高牽引變流器器件的效率。碳化硅陶瓷基板器件的使用完全滿足了軌道交通大容量、輕量化、節(jié)能的牽引變流器裝置的應(yīng)用需求，可以提高系統(tǒng)的整體效率。