半导体材料跟新能源能碰撞出火花吗

2022-01-20

据博研微纳小编了解，发展至今，半导体材料已历经多次迭代。

第一代半导体材料主要是硅和锗。20世纪60年代以后，硅基半导体逐渐成为主流，至今仍是应用最广泛的半导体材料。世界上95%以上的芯片是由硅片制成的。

砷化镓是第二种半导体材料的代表，可以产生更高频、更高速的集成电路，但根据目前的需要，砷化镓材料的禁带宽度仍然很小。

第三代半导体材料以碳化硅和氮化镓为代表，可以制备耐高压、高频的功率设备，其中碳化硅是综合性能最好、商业化程度最高、技术最成熟的第三代半导体材料。

碳化硅不是原有技术的逐步改进，而是跳跃式升级。

在相同规格下，碳化硅基MOSFET的尺寸仅为硅基MOSFET的1/10，导通电阻为后者的1/100。与硅基IGBT相比，碳化硅基MOSFET的总能量损失可减少70%。

碳化硅半导体材料的性能优势在各种新能源能源行业。

应用于风力发电领域，效率可提高20%。

应用于光伏逆变器，可将转换效率从96%提高到99%以上，能量损耗降低50%以上，设备循环寿命提高50倍。

最重要的是应用于新能源汽车。

2016年，特斯拉在成本控制方面几乎变态，率先在Model3的主逆变器上安装了24个由意法半导体生产的碳化硅MOSFET功率模块。你知道，当时碳化硅功率设备的价格是同一硅设备的十倍。

事实证明，马斯克的眼睛一如既往地犀利。

根据福特汽车的计算，与传统的硅芯片相比，由碳化硅半导体材料制成的芯片驱动的新能源汽车的能量损为5倍。到目前为止，超过40%的纯电动汽车采用SiC技术。

碳化硅半导体材料不仅在家电、通信、航空、高铁、工业电机等领域发挥着重要作用。但到目前为止，碳化硅的普及率仍然很低。

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