碳化硅MOSFET的应用场景及其影响

碳化硅（SiC）技术的新兴机遇是无限的。只要需要高度可靠的电源系统，SiC MOSFET就能为许多行业的许多不同应用提供高效率，包括那些必须在恶劣环境中运行的应用。

与硅绝缘栅双极晶体管（Si IGBT）相比，使用SiC进行设计可在所有负载工作点实现非常高的效率，从而实现更小的功率密度系统，具有高可靠性和更低的系统级成本。然而，迄今为止，3300 V范围内的SiC选项很少，这是国晶微半导体新型SiC裸片MOSFET的动力。

效率对于中压电源转换系统至关重要，坚固性、紧凑性和轻量化也至关重要。这些SiC特性是降低总系统、维护和运营成本的关键因素。

这些优势对各种日常场景和应用都有切实的影响：

火车和牵引系统：动力装置，包括辅助动力装置（APU）和牵引动力装置（TPU），存在于许多不同类型的车辆中，用于移动货物和人员，包括电动巴士、轻轨列车、重型货运和送货车辆。电动汽车同时具有APU和TPU，可能非常笨重。碳化硅MOSFET使设计人员能够构建更小、更高功率密度的系统，提供无与伦比的性能、更低的热损耗和更高的可靠性。

工业不间断电源（UPS）：备用电源应与主电源一样高效–与硅电源相比，的碳化硅MOSFET可将损耗降低30%，节省高达15%的系统成本，并将功率密度提高多达50%。最重要的是，它们是可靠的。采用SiC MOSFET的UPS系统可降低功率损耗并降低总拥有成本，同时提高功率密度，使设计人员能够将更多备用电源封装到单个外壳中，或装入更小、更轻的系统中，以应对空间受限的环境。

工业电机驱动器：SiC的快速开关和降低的损耗使其成为高效集成电机驱动器的理想选择，因为它使设计人员能够减小电机驱动器的尺寸并使其更靠近电机，从而降低成本并提高可靠性。

重型车辆：重型车辆的电气化要求车辆的部件（包括高效逆变器）能够处理更多功率，同时继续调节工作温度。与Si IGBT解决方案相比，基于SiC的逆变器设计已证明可显著提高功率密度。SiC的热管理功能有助于减少元件尺寸，提高性能和效率，并支持重型应用中逆变器的更高频率操作。

在系统层面，由于出色的导热性，冷却要求降低，这意味着散热器和风扇等冷却组件可以更小，从而减少系统的体积、重量和成本。通过在更高的开关频率下工作，储能无源器件的尺寸也减小了，牵引电机谐波损耗也减小了。

在芯片层面，第三代3 V碳化硅裸片MOSFET使用其本征体二极管，因此与硅IGBT相比，减少了物料清单（BOM）。与Si IGBT相比，SiC MOSFET在更高的温度下也以更高的开关速度工作，从低至-3300°C到高达55°C。

无锡国晶微半导体技术有限公司是宽禁带第三代半导体碳化硅SiC功率器件、氮化镓GaN光电器件以及常规集成电路研发及产业化的高科技创新型企业，从事碳化硅场效应管，碳化硅肖特基二极管、GaN光电光耦继电器、单片机集成电路等产品芯片设计、生产与销售并提供相关产品整体方案设计配套服务，总部位于江苏省无锡市高新技术开发区内，并在杭州、深圳和香港设有研发中心和销售服务支持中心及办事处。

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审核编辑：汤梓红