碳化硅功率器件在充電樁中的應(yīng)用有哪些

碳化硅功率器件在充電樁中的應(yīng)用有哪些？充電樁剛性需求，碳化硅應(yīng)用滲透加深在半導(dǎo)體材料領(lǐng)域，碳化硅與氮化鎵無(wú)疑是當(dāng)前最炙手可熱的明星。其中，碳化硅擁有高壓、高頻和高效率等特性，其耐高頻耐高溫的性能，是同等硅器件耐壓的10倍。因此，碳化硅在光伏逆變器、新能源汽車(chē)的電機(jī)控制器以及充電樁等應(yīng)用中，相比于傳統(tǒng)硅器件有著很大優(yōu)勢(shì)。伴隨著新能源汽車(chē)崛起，應(yīng)用需求的激劇增多，真正將碳化硅推到風(fēng)口浪尖上。對(duì)于新能源電動(dòng)汽車(chē)而言，目前車(chē)用功率模塊主要采用IGBT，據(jù)了解，一輛電動(dòng)汽車(chē)中，IGBT占據(jù)總成本近10%。但采用碳化硅材料的功率器件在新能源汽車(chē)中擁有更好的性能，如目前全球電動(dòng)車(chē)出貨高居第一的特斯拉，旗下model系列車(chē)型就在業(yè)內(nèi)率先采用了碳化硅功率器件替代IGBT，因此擁有領(lǐng)先于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的電氣性能，并在電池容量相當(dāng)?shù)那闆r下獲得相比競(jìng)品更長(zhǎng)的續(xù)航里程。但目前來(lái)看，碳化硅功率器件在新能源汽車(chē)上應(yīng)用還較少，原因主要在于成本限制。不過(guò)，由于使用率高，并且主要用于停車(chē)場(chǎng)的使用場(chǎng)景，所以對(duì)于充電樁而言，小體積、高可靠性便成為了剛性需求。因此，可提供高功率密度、耐高溫的碳化硅功率器件，自然成為電動(dòng)汽車(chē)充電樁的最佳選擇。碳化硅MOSFET是寬禁帶高速器件，可以實(shí)現(xiàn)高壓大電流高速開(kāi)關(guān)，從而使得相關(guān)應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)帶來(lái)革命性的變化，直流充電樁就是其中之一，碳化硅也進(jìn)一步推動(dòng)了直流充電樁的發(fā)展。”另一方面，盡管碳化硅成本相比傳統(tǒng)硅器件高，但在充電樁的應(yīng)用中，由于功率密度提高，反而能夠降低充電樁的系統(tǒng)成本。充電站是基礎(chǔ)設(shè)施，其成本構(gòu)成比較復(fù)雜，但城市空間成本會(huì)是主要方面之一，所以充電樁的功率密度就至關(guān)重要，碳化硅器件是實(shí)現(xiàn)高功率密度的關(guān)鍵。碳化硅器件作為高壓，高速，大電流器件，簡(jiǎn)化了直流樁充電模塊電路結(jié)構(gòu)，提高單元功率等級(jí)，功率密度顯著提高，這為降低充電樁的系統(tǒng)成本降低鋪平了道路?！碧蓟韫倘怀杀靖撸鋬?yōu)勢(shì)是否能抵消成本上的劣勢(shì)，則要與使用場(chǎng)景相適配。具體而言，在充電樁應(yīng)用最廣的城市場(chǎng)景中，選址一般選在繁華地段，地租昂貴，因此對(duì)體積有很高要求。目前支持快充的電動(dòng)汽車(chē)，充電功率可以達(dá)到150kW，近期保時(shí)捷推出的電動(dòng)跑車(chē)Taycan更是將快充功率提高到250kW。可想而知，若要組建一個(gè)擁有多個(gè)快速充電樁的電動(dòng)汽車(chē)充電站，則需要達(dá)到百萬(wàn)W級(jí)別的功率，與一個(gè)小區(qū)的用電規(guī)模相當(dāng)。盡管目前來(lái)看，充電樁市場(chǎng)中碳化硅功率器件的滲透率并不算太高，隨著下游特斯拉等車(chē)企開(kāi)始大量推進(jìn)碳化硅解決方案，國(guó)內(nèi)的廠商也將會(huì)快速跟進(jìn)。以比亞迪為代表的整車(chē)廠商開(kāi)始全方位布局，在充電樁以及整車(chē)中將會(huì)越來(lái)越多采用碳化硅器件。而根據(jù)CASA的預(yù)測(cè)，由于電動(dòng)汽車(chē)對(duì)于充電速度的要求提升，直流充電樁的需求會(huì)進(jìn)一步增長(zhǎng)，因此碳化硅在充電樁領(lǐng)域的滲透將快于整車(chē)市場(chǎng)。在面對(duì)新基建政策利好，碳化硅在新能源汽車(chē)以及充電樁領(lǐng)域擁有巨大市場(chǎng)潛力。對(duì)于國(guó)內(nèi)功率器件領(lǐng)域的企業(yè)而言，抓住新技術(shù)的風(fēng)向固然重要，但并不等同于快速擴(kuò)充產(chǎn)能。相比之下，以市場(chǎng)真實(shí)需求為導(dǎo)向，深耕細(xì)分領(lǐng)域，提升產(chǎn)品性能更為重要。當(dāng)企業(yè)規(guī)模足夠時(shí)，控制成本下降，才有機(jī)會(huì)在快速增長(zhǎng)的市場(chǎng)中擁有更大競(jìng)爭(zhēng)力。無(wú)錫國(guó)晶微半導(dǎo)體技術(shù)有限公司是寬禁帶第三代半導(dǎo)體碳化硅SiC功率器件、氮化鎵GaN光電器件以及常規(guī)集成電路研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化的高科技創(chuàng)新型企業(yè)，從事碳化硅場(chǎng)效應(yīng)管，碳化硅肖特基二極管、GaN光電光耦繼電器、單片機(jī)集成電路等產(chǎn)品芯片設(shè)計(jì)、生產(chǎn)與銷(xiāo)售并提供相關(guān)產(chǎn)品整體方案設(shè)計(jì)配套服務(wù)，總部位于江蘇省無(wú)錫市高新技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)內(nèi)，并在杭州、深圳和香港設(shè)有研發(fā)中心和銷(xiāo)售服務(wù)支持中心及辦事處。公司具有國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的研發(fā)實(shí)力，專(zhuān)注于為客戶(hù)提供高效能、低功耗、低阻值、品質(zhì)穩(wěn)定的碳化硅高低功率器件及光電集成電路產(chǎn)品，同時(shí)提供一站式的應(yīng)用解決方案和現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)支持服務(wù)，使客戶(hù)的系統(tǒng)性能優(yōu)異、靈活可靠，并具有成本競(jìng)爭(zhēng)力。公司的碳化硅功率器件涵蓋650V/2A-100A，1200V/2A-90A，1700V/5A-80A等系列，產(chǎn)品已經(jīng)投入批量生產(chǎn)，產(chǎn)品完全可以對(duì)標(biāo)國(guó)際品牌同行的先進(jìn)品質(zhì)及水平。先后推出全電流電壓等級(jí)碳化硅肖特基二極管、通過(guò)工業(yè)級(jí)、車(chē)規(guī)級(jí)可靠性測(cè)試的碳化硅MOSFET系列產(chǎn)品，性能達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，應(yīng)用于太陽(yáng)能逆變電源、新能源電動(dòng)汽車(chē)及充電樁、智能電網(wǎng)、高頻電焊、軌道交通、工業(yè)控制特種電源、國(guó)防軍工等領(lǐng)域。由于其具有高速開(kāi)關(guān)和低導(dǎo)通電阻的特性，即使在高溫條件下也能體現(xiàn)優(yōu)異的電氣特性，大幅降低開(kāi)關(guān)損耗，使元器件更小型化及輕量化，效能更高效，提高系統(tǒng)整體可靠性，可使電動(dòng)汽車(chē)在續(xù)航里程提升10%，整車(chē)重量降低5%左右，并實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)用充電樁的高溫環(huán)境下安全、穩(wěn)定運(yùn)行。特別在高低壓光耦半導(dǎo)體技術(shù)方面更是擁有業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的研發(fā)團(tuán)隊(duì)。在國(guó)內(nèi)創(chuàng)先設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了28nm光敏光柵開(kāi)關(guān)PVG芯片技術(shù)，并成功量產(chǎn)應(yīng)用于60V、400V、600V高低壓、低內(nèi)阻、低電容的光電耦合繼電器芯片、涵蓋1500kVrmsSOP超小封裝及3750kVrms隔離增強(qiáng)型常規(guī)SMD、DIP等不同封裝，單路、雙路、混合雙