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碳化硅在電動汽車領(lǐng)域的應(yīng)用前景
隨著工業(yè)的蓬勃發(fā)展，全球能源消耗逐年增加，在我國，汽車排放帶來的污染已經(jīng)成為城市大氣污染的主要因素，機(jī)動車污染防治的緊迫性日益凸顯。節(jié)能減排已成為汽車業(yè)發(fā)展的重大課題。因此，大力發(fā)展新能源汽車是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，促進(jìn)我國汽車產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略性措施。
隨著電動汽車的發(fā)展，對電力驅(qū)動的小型化和輕量化提出了更高的要求。然而，由于材料限制，傳統(tǒng)的硅基功率器件在許多方面已經(jīng)達(dá)到了極限，因此，各汽車廠都用新一代碳化硅功率器件代替了傳統(tǒng)硅。
第三代半導(dǎo)體是滿足“創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展”國家戰(zhàn)略需求、實(shí)現(xiàn)綠色、低碳、智能和可持續(xù)發(fā)展、支撐國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展不可或缺的先進(jìn)電子材料。以碳化硅為代表的第三代半導(dǎo)體，與單晶硅和砷化鎵等傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料相比，具有明顯的優(yōu)勢，如高熱導(dǎo)率、高擊穿場強(qiáng)、高飽和電子漂移速率、高鍵合能、高化學(xué)穩(wěn)定性、抗輻射性強(qiáng)等，決定了碳化硅在諸多領(lǐng)域有著不可替代的地位。主要如下：
（1）碳化硅具有高熱導(dǎo)率（達(dá)到4.9W/cm•K），是硅的3.3倍。因此，碳化硅材料散熱效果好，理論上，碳化硅功率器件可在 175℃結(jié)溫下工作，因此散熱器的體積可以顯著減小，適合用來制作高溫器件。
（2）碳化硅具有高的擊穿場強(qiáng)，其擊穿電場是硅的10倍，因而適用于高壓開關(guān)，最大功率處理能力強(qiáng)，使得碳化硅材料適于制作大功率、大電流器件。
（3）碳化硅具有高的飽和電子漂移速率，其數(shù)值是硅的2倍，在高場下幾乎不發(fā)生衰減，其高場處理能力強(qiáng)，因此，碳化硅材料適用于高頻器件。
碳化硅單晶在制備技術(shù)上也是第三代半導(dǎo)體材料中最成熟的。因此碳化硅是制作高溫、高頻、大功率、高壓器件的理想材料之一。
碳化硅器件在電動汽車中的應(yīng)用潛力巨大，碳化硅器件可以顯著減小電力系統(tǒng)的體積、重量和成本，提高功率密度和系統(tǒng)效率，使其成為純電動汽車和混合動力汽車電力驅(qū)動裝置中的理想器件，也將為電動汽車的動力驅(qū)動系統(tǒng)帶來革命性的改變。
