碳化硅器件加倍充电桩性能
本帖最后由 火辣西米秀 于 2025-1-15 08:50 编辑<p><span style="font-size:18px;"><strong>1.</strong><strong data-brushtype="text">充电桩的应用前景</strong></span></p>
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<p><span style="font-size:18px;">巨大的市场应用前景，充电桩存在着很大的挑战，如市场竞争激烈导致对系统整体成本下降的要求，恶劣环境下（如高温高湿盐雾灰尘等）长时间工作导致可靠性问题，建设用地紧张导致对充电桩更高的功率密度要求，运营商因成本压力而提出越来越高的整机效率要求等等。面对这些挑战问题，越来越多的充电桩工程师开始寻求第三代功率半导体碳化硅解决方案，以实现使用更少的器件满足更大的单机容量要求。</span></p>
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<section><span style="font-size:18px;"><strong data-num="2">2.</strong><strong data-brushtype="text">碳化硅材料</strong></span></section>
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<p><span style="font-size:18px;"><strong>相较于硅，SiC材料优势显著：</strong></span></p>
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<p><span style="font-size:18px;">耐高压：SiC材料相比于Si材料具有10多倍的击穿场强，这使得SiC能够以更低的电阻率和更薄的漂移层达到更高的击穿电压。在相同耐压水平下，SiC功率模块的导通电阻和体积仅为传统硅功率模块的十分之一，功率损耗大幅减少；</span></p>
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<p><span style="font-size:18px;">耐高频：由于SiC材料不存在电流拖尾现象，SiC元件的开关速度得以提高，达到传统硅开关速度的3到10倍，从而适用于更高频率和更快的开关速度；</span></p>
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<p><span style="font-size:18px;">耐高温：SiC材料的禁带宽度是硅的3倍，导热率可达3-5倍，极限工作温度提高了2倍，饱和电子漂移速率也超过了2倍。这些性能提升意味着SiC器件在减少电流泄露的同时，能够在更高的温度下稳定工作，为功率电子系统的可靠性和效率带来了质的飞跃。</span></p>
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<section><span style="font-size:18px;"><strong data-num="3">3 </strong><strong data-brushtype="text">碳化硅引入充电桩，快速充电再升级</strong></span></section>
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<p><span style="font-size:18px;"> 充电模块是充电桩的核心零部件，约占充电桩总成本的50%；其中，半导体功率器件又占到充电模块成本的30%，即半导体功率模块约占充电桩成本15%，在高压快充的趋势下，碳化硅器件的运用能有效解决充电桩设备目前需采用更耐高压、耐高温、安全的新型器件的痛点，降本增效实现电动车快速充电。</span></p>
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<p><span style="font-size:18px;">半导体功率器件，碳化硅（‌SiC）‌二极管在充电桩模块的应用主要体现在其能够提高充电桩的效率和性能，‌同时降低成本。‌与传统硅基二极管相比，‌碳化硅二极管具有更高的耐压能力，‌这意味着在充电桩中，‌使用碳化硅二极管可以减少所需元件的数量，‌从而简化电路设计减小模块并降低整体成本。‌此外，‌碳化硅二极管的快速开关特性和高温稳定性使其成为充电桩的理想选择，‌尤其是在需要高效率和高可靠性的应用中。‌具体来说，‌碳化硅的应用带来了以下好处：‌</span></p>
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<p><span style="font-size:18px;">提高效率和功率密度：‌碳化硅二极管能够增加充电桩近30%的输出功率，‌并减少损耗高达50%左右，‌显著提高了充电桩的效率和功率密度。‌</span></p>
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<p><span style="font-size:18px;">减小体积和简化设计：‌由于碳化硅二极管的优秀特性，‌可以减小充电桩模块的体积，‌进一步简化电路设计，‌从而降低产品的整体成本。‌</span></p>
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<p><span style="font-size:18px;">增强稳定性：‌碳化硅二极管的抗辐射特性增强了充电桩的稳定性，‌使其在恶劣环境下也能保持正常工作。‌</span></p>
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<p><span style="font-size:18px;">提高性价比：‌虽然碳化硅二极管的初始成本可能较高，‌但其长期运行的效率和可靠性优势使得总投资回报更加合理。</span></p>
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<section><span style="font-size:18px;"><strong data-num="4">4 </strong><strong data-brushtype="text">碳化硅在高压快充领域极具竞争优势</strong></span></section>
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<p><span style="font-size:18px;">电池电压从400V增加到800V，相应的直流快充桩的电压水平也提升至800V-1000V。这要求充电桩采用能够承受高达1200V的功率组件，而碳化硅更高的效率、频率都能令高功率充电桩受益。</span></p>
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<p><span style="font-size:18px;">目前，越来越多充电运营商正积极投入SiC技术研发，并将其运用至充电模块及相关产品中，成为新能源主流车企和充电桩桩企的布局热点。</span></p>
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