碳化硅发展生逢其时

*文末有礼

碳化硅（SiC) 正在改变人类能源控制和转换的方式，带来一场颠覆性变革。电动汽车、可再生能源、储能和不间断电源等许多应用都能通过SiC实现性能的飞跃，使用SiC带来的长期成本效益极为可观。

SiC缘何成为时代的宠儿？

因为SiC提供了比硅基晶体管更高的效率。 安森美工业SiC功率模块和分立器件高级产品经理John Harper为我们详细诠释了SiC的硬实力。 能源的转化和控制包括交直电转换或直流电的高低压转换。每次能量转换都会产生损耗，以往使用的主要半导体元件是硅基二极管和MOSFET。而使用SiC器件可以提高效率，减少损耗。

这是因为SiC的导通电阻比硅低数百倍，电阻越小，压降越低，意味着更低的功率损失和更少的热耗散。由于导通损失和开关损耗较低，SiC器件可以在更高的频率下工作。这些优点叠加让SiC器件尺寸更小，同时不牺牲功率性能。 最渴望降低损耗的三个关键应用是：电动汽车、可再生能源和转换储存的能量。 电动汽车使用储存的能量来产生动能，交流信号的幅度和频率控制着电动机输送的能量，在这些转换阶段使用SiC，能提高开关效率，并最大限度地提高车辆电池中储存的能量。电动汽车是SiC的最大受益者，SiC能提高续航能力，同时让电池更小。原因很简单：SiC在两个方向上都有很好的导电性，IGBT则不能。驾驶电动汽车不是在 100% 的负载下行驶，而是在 10%左右运行，在这种轻负载情况下，SiC的反向传导可真正发挥作用。而超级结MOSFET的体二极管开关性能非常差，所以它们很少被用于电机应用。电动车充电桩为电池充电时，一直以100%的负荷运行，这正是1200V SiC MOSFET的低开关损耗发挥作用的地方，减少损耗，提高效率，让电动车充电器更容易冷却。

可再生能源采用直流电压，将其转换为交流电并供给电网，直流到交流的转换需要高效的开关功率，才能最大限度地捕获能量。太阳能逆变器由多个模块化机柜组成，希望在相同机柜尺寸下得到更高的功率。假设系统总功率需要达到2.5兆瓦，而一个机柜为250KVA，需要10个机柜。使用SiC，就可以提高开关频率，将单机柜功率提升至350 KVA，只需8个机柜，SiC可大大减少太阳能逆变器中电感器的尺寸、重量和安装成本。 停电时，储能系统可以保持世界的正常运转，电力转换设备尽可能用最高效率将储存的能量转化为交流电。储能系统、UPS、电解器、燃料电池逆变器系统都受益于SiC。比如几乎所有新UPS设计都使用SiC，以减少逆变器的损耗，从而大大降低散热成本。

“中压电网”系统多为10千伏、20千伏左右的交流电，需要采用固态变压器将其转换为直流电，用于电动车充电站或使用直流电的数据中心，这些系统也都受益于1700V、2000V级别的SiC器件。

安森美能做什么

安森美的SiC二极管、MOSFET和模块系列经过优化，极为适合维也纳整流拓扑、DC-DC固态继电器、牵引和电机驱动、PFC、硬开关和输出整流。对于需要最高功率密度的应用，安森美提供了全系列的SiC产品。端到端的供应链意味着安森美可以在设计和制造的每个关键阶段，实现成本优化。 全系列产品 安森美提供额定电压为600V、1200V和1700V的SiC MOSFET，额定电压为650V、1700V和1200V的SiC二极管，额定电压为1200伏的SiC模块，为太阳能市场提供丰富的SiC混合模块组合。最近发布的28毫欧1700伏 SiC MOSFET有D2PAK和TO-247两种封装。M3系列1200V SiC MOSFET 也在扩展，30毫欧、40毫欧和70毫欧等型号很快就会有样品。安森美全系列的新SiC MOSFET驱动，可以和SiC MOSFET配套，让客户加快设计进程。 安森美还通过丰富的应用和建模经验，为用户挑选合适的SiC产品，确保在终端应用中运行可靠，并适合制造和量产。 端到端的供应链 安森美是唯一一家拥有完整端到端SiC供应链的半导体制造商，从原材料到最终成品，从衬底到模块全覆盖，质量控制贯穿所有环节，确保对SiC产品的质量和供应都有控制。安森美所有器件都通过可靠性测试（高达175摄氏度）、全范围电压测试、百分百雪崩测试和严格的老化过程，以确保排除早期故障，提高SiC制程工艺的整体质量。

第一步，用原材料生长出SiC晶锭，然后通过一系列制造步骤将其转化为晶圆，在每个晶圆顶部添加一个外延层，或称EPI。在SiC成品器件中，这个外延层给予产品所需的额定电压。例如，750V或1200V用于电动汽车，1200V或1700V用于太阳能逆变器应用。 晶圆准备好后，可以制成SiC MOSFET或二极管晶圆，制造过程中需要测试完成的晶圆，以检测所有可能改变其性能的潜在缺陷，它们被切成小块后组装成模块或分立器件，再进行测试和包装后才发货。安森美通过智能工厂自动化跟踪原始SiC晶圆制造过程中的轻微异常。甚至在产品通过初步质量检控之后，也能跟踪，确保不会交付任何有质量缺陷的器件。 安森美不但致力于SiC产品技术创新，还积极投资，不断扩大产能，最近收购了GT advanced technologies，以满足SiC产品不断增长的需求。

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登陆有奖

活动时间：即日起-3月31日

活动规则：

1、认真填写订阅信息并登陆安富利子站浏览任意技术文档或者观看视频的前500名行业电子工程师将获得10元京东E卡。

2、获奖名单活动结束后通过电堂微信公众号发文公布获奖名单。

温馨提示：

1、本活动仅限电子行业电子工程师参与（非行业从业人员及学生不予发奖）

2、本活动最终解释权归电堂所有。

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审核编辑 黄宇