碳化矽(SiC)材料因其優越的物理特性，受到人們廣泛的關注和研究。當特斯拉宣佈Model 3.隨著碳化矽的出現，市場也開始關注碳化矽最初的利基領域。那碳化矽在電子汽車領域到底起到什麼作用呢？為什麼會受到這麼大的關注？

首先我們來瞭解碳化矽究竟有什麼特點。與目前應該廣泛的Si材料相比，SiC材料較高的熱導率決定了其高電流密度的特性，然而較高的禁帶寬度又決定了SiC器件的高擊穿場強和高工作溫度。其優點主要可以概括為以下幾點：

1) 高溫工作

SiC在物理特性上擁有高度穩定的晶體結構，其能帶寬度可達2.2eV至3.3eV，幾乎是Si材料的兩倍以上。因此，SiC所能承受的溫度更高，一般來說，SiC器件所能達到的最大工作溫度可到600 ºC。

2) 高阻斷電壓

與Si材料相比，SiC的擊穿場強是Si的十倍多，因此SiC器件的阻斷電壓比Si器件高很多。

3) 低損耗

一般而言，半導體器件的導通損耗與其擊穿場強成反比，故在相似的功率等級下，SiC器件的導通損耗比Si器件小很多。且SiC器件導通損耗對溫度的依存度很小，SiC器件的導通損耗 隨溫度的變化很小，這與傳統的Si器件也有很大差別。

4) 開關速度快

SiC的熱導係數幾乎是Si材料的2.5倍，飽和電子漂移率是Si的2倍，所以SiC器件能在更高的頻率下工作。

綜合以上優點，在相同的功率等級下，設備中功率器件的數量、散熱器的體積、濾波元件體積都能大大減小，同時效率也有大幅度的提升。

回到這裏，碳化矽的這些優勢在電子汽車領域中起到怎樣的關鍵作用呢？

碳化矽的出現可以在一定程度上緩解電動汽車重量和耐久性之間的平衡，在動力控制單元中，碳化矽裝置可以使電池更輕、更長、更強。碳化矽裝置可以縮短充電時間。

隨著新能源汽車滲透率的提高，碳化矽在電子汽車中的運用與地位越來越高。汽車產業是國民經濟的重要支柱產業，在國民經濟和社會發展中發揮著重要作用。隨著我國經濟持續快速發展和城鎮化進程加速推進，今後較長一段時期內，汽車的需求量仍將保持增長勢頭，而隨著新能源汽車滲透率的提高，碳化矽在電子汽車中的運用與地位越來越高。

與中高端手機對更高性能處理器的追求類似，碳化矽不僅可以提高新能源汽車的能量轉換效率，而且還可以提高汽車的整體成本，但更高的價格將覆蓋這部分成本。因此，為了獲得更多的行業利潤，各廠商的中高端車也將陸續配備碳化矽設備。

由於碳化矽（SiC ）材料等特點，Sic MOSFET作為屬於第三代寬禁帶功率半導體，相比於以Si材料為主的第二代功率半導體，SiC MOSFET有著明顯的優勢.它在導通電阻、開關等方面損耗大幅降低，適用於更高的工作頻率，另由於其高溫工作特性，大大提高了高溫穩定性。如圖所示（Sic和Si的對比）

不過，Sic-MOSFET也有美中不足之處。它在實際應用過程中，可以實現更快的開關速度和更高的效率，但其快速的開關速度對驅動電路的設計提出了較高的要求，尤其是整個系統的雜散電感，在快速的開關速度下會造成較大的EMC衝擊。

同樣的，Sic-MOSFET在電氣性能方面依然存在著很大的挑戰。由於其更快速的回應能力，很容易發生電流和電壓的震盪。

下圖為SiCMOSFET模組開關電流和電壓振盪曲線，其中(a)為開通電流振盪，(b)為關斷電壓振盪，(c)為二極體振盪電壓，其尖峰控制到了856V。從這3幅圖可以明顯地看出SiCMOSFET開關時刻的電氣振盪要比IGBT嚴重得多，這些特性對於汽車級應用和EMC方面都存在很大的挑戰。

（微碧VBsemi半導體的Sic-MOSFET產品參數）如下圖: