碳化硅半导体的出现使电动汽车有望小型化方向发展

时间：2020-01-05

当硅材料努力达到更高性能标准的时候，宽禁带半导体材料已经开始获益。以特斯拉s型电动车为例，节省20%的能量就意味着至少降低6000美元的电池成本，亦或是整车成本的8%。美国和日本的混合动力和纯电动汽车发展迅速，背后的重要推动因素是碳化硅半导体技术的在该领域的日益推广。在电动汽车领域，使用的碳化硅器件大部分为绝缘栅双较型晶体管及功率mosfet等功率半导体。碳化硅功率器件在电动汽车上应用的较大优点是可实现功率模块的小型化。智能功率模块如果利用碳化硅功率元件，体积便可缩小到原先的2/3~1/3。当节省2%电能时，如果电池成本下降至250美元/千瓦时以下，碳化硅器件将是特斯拉s型等大型电池电动车辆的一经济可行的方案。然而，对于插电式电动车，电能节省至少要达到5%。美国、日本、英国以及其他国家，都投资于电力电子器件的研究开发。美国能源部“先进电力电子和电动马达”项目2014年投资6900万美元，并且明确了性能和成本目标;日本**也向工业界和大学联合研究项目投资。日本已经研制出了“全碳化硅”高输出功率模块，将转换器和逆变器所使用的二极管及晶体管全部由硅制改为碳化硅制。除了汽车厂商以外，还有其他企业也在研究将碳化硅功率半导体应用于纯电动汽车。马达和逆变器装置等领域的大型厂商日本电机公司试制出了利用碳化硅功率元件的纯电动汽车行驶系统。

我们国家在较上游的碳化硅半导体材料技术方面长期无法突破，国外则对碳化硅材料和技术实施全面封锁和禁运，致使我们国家在碳化硅半导体技术方面一直落后国外。目前这种落后局面正在改变.

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中国碳化硅原料在国外的应用
我国是世界较大的碳化硅生产国，宁夏拥有全国三分之一的碳化硅资源。但我国的碳化硅企业多少年来拼资源，拼人力，只是发达国家的原料基地。原料大部分出口，工业急需的碳化硅高技术产品还要花高价进口。 “他们拿碳化硅原料做什么去了呢?”吴教授和同事经过调研发现，发达国家将原料加工成碳化硅**细微粉，再制作成精细陶瓷，这种陶瓷具有硬度高，高温强度好，耐磨、耐腐蚀性强的特性，被广泛地应用于机械、汽车、
碳化硅微粉和磨粉的区别
碳化硅作为磨料，可用来做磨具，如砂轮、油石、磨头、砂瓦类等。 (2)作为冶金脱氧剂和耐高温材料。碳化硅主要有四大应用领域,即: 功能陶瓷、高级耐火材料、磨料及冶金原料。目前碳化硅粗料已能大量供应, 不能算**产品,而技术含量较高的纳米级碳化硅粉体的应用短时间不可能形成规模经济。 3)高纯度的单晶，可用于制造半导体、制造碳化硅纤维。从用途来说，碳化硅微粉的主要用途是碳化硅陶瓷或
碳化硅自主创新之路
法国咨询机构公司的报告显示，2012年到2015年，**碳化硅市场年均增长率将不低于30%，2015年后**市场将会出现爆发式增长。据预测，到2019年，**碳化硅单晶炉数量将**过3000台，碳化硅衬底产量将**过200万片，市场规模将达到20亿美元，外延材料市场规模约10亿美元。同时，碳化硅的发展还将带动上游单晶设备、外延设备产业和下游的器件以及模块等相关产业发展，规模
碳化硅器件
据统计，60%至70%的电能是在低能耗系统中使用的，而其中绝大多数是消耗于电力变换和电力驱动。在提高电力利用效率中起关键作用的是功率器件，也称电力电子器件。如何降低功率器件的能耗已成为**性的重要课题。随绿色经济的兴起，节能降耗已成潮流。在现代化生活中，人们已离不开电能。为解决“地球变暖”问题，电能消耗约占人类总耗能的七成，提高电力利用效率被提至重要地位。