由于越来越多的工程师选择碳化硅（SiC）半导体，而不是以前的硅材料，因此SiC半导体最近变得越来越流行，它们可以承受比硅更高的电压和温度。

这些特性以及其他特性使它们在汽车领域具有吸引力。这些半导体令汽车制造商和车主同样受益，例如更快的电池充电和更好的能源效率。以下是该领域令人兴奋的进展的三个例子：

1.减少散热，同时提高开关频率

SiC一项引人注目的应用涉及为电力电子设备提供更高的开关频率，这些功率电子设备共同充当了电动和混合动力汽车的“指挥中心”。从2018年6月开始，博世为扩大SiC半导体制造工厂制定了计划。

将SiC从材料变成芯片需要先进的制造工艺，该工艺可持续长达14周。博世没有提供有关这些步骤的更多详细信息，但强调了完成这些步骤的优势。这种方法可将热量损失的能量减少50％。这样的结果可以为电机提供更高效的电力电子和能源，这意味着驾驶员可以获得更大的续航里程。

与由硅材料相比，SiC半导体还具有更好的导电性。该优点允许与功率电子器件实现更快的开关频率。增加的开关频率后就可以使用较小的外围组件，例如电感器和变压器。

此外，SiC所提供的最小的散热能力使系统可以节约冷却装置。这一优势可减少车辆的尺寸和重量，并将精密的电子设备维持在健康的温度范围内，以实现良好的性能和更长的使用寿命。

2.减少了功率系统的消耗，并实现了更多的小型化

SiC半导体还可以帮助汽车工程师减少与功率开关相关的损耗，并将总功耗降至最低。相关地，这些部件允许使冷却系统和外围部件更小和更简单。

在最近的一个例子中，三菱电机发布了一种采用结型场效应晶体管（JFET）N沟道掺杂技术制成的MOSFET半导体。该方法需要添加施主杂质以实现电子的负电流流动。N沟道JFET与P沟道JFET相比，具有更大的沟道导电性和更低的电阻。

三菱表示，与传统的IGBT相比，该设计使电源系统的功耗降低了85％。此外，与开关相关的功率损耗也随之减少，从而使工程师能够缩小并简化冷却系统和外围组件。小型化可以减少相关的尺寸和成本。

3.更快的充电，更少的续航焦虑

许多对电动汽车表现出兴趣的人仍然担心，这些汽车的行驶距离可能不足以支撑他们的典型旅行。一个相关的问题是给这些汽车充满电所需的时间。配备SiC半导体的最新开发的逆变器有望将电动汽车充电所需的时间减半。此外，这些新型逆变器的电压是先前型号的两倍，从而为其提供了更大的功率。

Delphi 与Cree之间的合作，实现了逆变器和Cree SiC MOSFET的结合。逆变器的电源开关具有双面导热冷却设计。它降低了功率模块的整体温度，同时更高的功率输出可支持混合动力和全电动汽车的更长距离行驶。这些逆变器比竞争产品还轻40％，紧凑30％。

Delphi的首席执行官指出，SiC更快的开关功能可为未来的汽车制造更快，更轻，更小的电动机。此外，将电压加倍可以使功能更灵活，例如更小，更便宜的电源线或在制动过程中更好地收集动能。此外，由于逆变器的电源开关与以前可用的硅开关安装在相同的逆变器封装中，因此工程费用减少了。

SiC改良还有很长道路要走

其中一些发展还处于早期阶段。这意味着工程师可能会遇到意料之外的陷阱，例如SiC衬底量产问题或成本问题限制了大规模生产。

而且，当今的大多数SiC半导体都位于用于低频电路的裸片或引线键合封装内。这些对于硅来说还好，但是由于寄生电容和电感，高频特性会限制SiC的潜力。因此，如果汽车品牌追求SiC半导体的广泛采用，那么该决定可能需要对制造工厂进行大规模改造。

即使这样，这里提到的与SiC半导体相关的已经确定的增益也可以说是令人印象深刻的。它们可以为汽车工程师创造新的机会，同时使未来的汽车模型对挑剔的消费者更具吸引力。此外，制造商的利润率预计将提高75％，第三代半导体技术可以帮助实现这一增长。