碳化硅在“新基建”领域有哪些应用？

碳化硅属于第三代半导体材料之一，具备大功率、低损耗、高可靠、低散热等特点，可应用于 1200 伏特以上的高压、严苛环境，可广泛应用于风电、铁路等大型交通工具，及太阳能逆变器、不断电系统、智慧电网、电源供应器等高功率应用领域。碳化硅应用涵盖了新基建涉及的绝大部分领域，这给国内以基本半导体为代表的碳化硅企业带来巨大利好。

（一）5G基建——通信电源

通信电源是服务器、基站通讯的能源库，为各种传输设备提供电能，保证通讯系统正常运行。碳化硅MOSFET的高频特性使得电源电路中的磁性单元体积更小、重量更轻，电源整体效率更高；

碳化硅肖特基二极管反向恢复几乎为零的特性使其在许多PFC电路中具有广阔的应用前景。例如，在3kW高效通信电源无桥交错PFC电路中，使用2颗基本半导体650V/10A碳化硅肖特基二极管，可以帮助客户实现满载效率大于等于95%的高技术要求。

（二）新能源汽车充电桩——充电桩电源模块

新能源汽车行业的快速发展带动了充电柱的需求增长，对新能源电动汽车而言，提升充电速度和降低充电成本是行业发展的两大目标。在充电桩电源模块中使用碳化硅器件，可以实现充电桩电源模块的高效化和高功率化，进而实现充电速度的提升和充电成本的降低。

（三）大数据中心、工业互联网——服务器电源

服务器电源是服务器能源库，服务器提供电能，保证服务器系统正常运行。在服务器电源中使用碳化硅功率器件，可以提升服务器电源的功率密度和效率，整体上缩小数据中心的体积，实现数据中心整体建设成本的降低，同时实现更高的环保效率。

碳化硅MOSFET具有高频特性，可使电源电路的磁性单元体积更小、重量更轻，电源整体效率更高；碳化硅肖特基二极管反向恢复几乎为零，可运用于各种PFC电路。例如，在3kW服务器电源模块中，在图腾柱PFC中使用基本半导体碳化硅MOSFET可以显著提升服务器电源的效率，实现更高的效率要求。

（四）特高压——应用柔性输电直流断路器

特高压作为大型系统工程，将催发从原材料和元器件等一系列的需求，而功率器件是输电端特高压直流输电中FACTS柔性输电技术和变电端电力电子变压器（PET）的关键器件。直流断路器作为柔性直流输电的关键部分之一，其可靠性对整个输电系统的稳定性有着较大影响。

由于直流断路器整体电压高，受限硅器件目前电压等级，使用传统硅基器件设计直流断路器需要多级子单元串联，在直流断路器中使用高电压碳化硅器件可以大大减少串联子单元数量，是行业研究的重点方向。未来高电压碳化硅功率器件成熟稳定后，在直流断路器中具有广阔的应用前景。

（五）城际高铁和城际轨道交通——牵引变流器、电力电子变压器、辅助变流器、辅助电源

轨道交通行业也是碳化硅功率器件主要指标应用行业之一。未来轨道交通对电力电子装置，比如牵引变流器、电力电子电压器等提出了更高的要求。采用碳化硅功率器件可以大幅度提高这些装置的功率密度和工作效率，将有助于明显减轻轨道交通的载重系统。

目前，受限于碳化硅功率器件的电流容量，碳化硅混合模块将首先开始替代部分硅IGBT模块。未来随着碳化硅器件容量的提升，全碳化硅模块将在轨道交通领域发挥更大的作用。

碳化硅器件可以实现设备进一步高效率化和小型化，在轨道交通方面具有巨大的技术优势。日本新干线N700S已经率先在牵引变流器中使用碳化硅功率器件，大幅降低整车的重量，实现更高的运载效率和降低运营成本。