電動汽車的普及將功率半導體性能的界限推向了一個新的水平。硅功率器件傳統上用于控制汽車中的各種電力電子系統，例如主逆變電機、泵、暖通空調壓縮機、制動和轉向系統。碳化硅 （SiC） 等化合物半導體器件的最新進展提高了車輛中大多數系統的效率。SiC 器件的某些特性，例如低傳導和開關損耗、零恢復體二極管和高工作結溫，使該技術非常適合效率至關重要的汽車應用。

近 20 年來，硅基 IGBT 一直是 300V 至 1000V 之間的中壓汽車應用的首選器件。與 IGBT 技術相比，碳化硅技術解決了與 IGBT 相同的汽車應用，具有更低的傳導、更低的開關損耗和更高的熱導率等優點。圖 1 顯示了 IGBT 和 SiC Mosfet 的正向特性比較。SiC Mosfet 的行為類似于電阻器，其電壓降與通過器件的電流成正比。IGBT 是一種少數載流子器件，具有類似 PN 結的行為，類似于二極管，無論通過它的電流如何，器件兩端的典型電壓降為 0.7V。

圖 1：SiC Mosfet 和 IGBT 的正向特性。SiC Mosfet 的行為類似于電阻器，而 IGBT 具有固定的 0.7V PN 結壓降。

此外，SiC Mosfet 的開關特性和損耗與其芯片溫度無關。隨著 SiC Mosfet 的結溫升高，其開關損耗保持不變，從而使 SiC Mosfet 具有比 IGBT 更高的工作電流能力。對于 IGBT，結溫的升高會降低器件的運行速度，從而進一步增加其開關損耗。這些現象將限制 IGBT 的工作電流低于類似尺寸的 SiC Mosfet。圖 2 說明了 SiC Mosfet 和 IGBT 的電流轉換行為，其中顯示 IGBT 的開關時間和峰值電流增加，而這兩個量對于 SiC Mosfet 保持不變。

圖 2：當 SiC Mosfet 恒定時，IGBT 的開關電流特性隨溫度變化。

可以從 SiC 技術中獲得的第二個最重要的改進是電動汽車的車載充電器 （OBC） 應用。在這里，SiC Mosfets 將通過從設計中消除傳統的線頻整流器來實現最高效的圖騰柱功率因數校正 （PFC） 拓撲。這種拓撲結構也非常適用于雙向功率流的要求，在這種情況下，某些地區和市政當局未來需要車輛將能量送回電網。PFC 下游的轉換器是 CLLC DC/DC 轉換器，車輛動力電池連接到該轉換器。在這里，DC/DC 轉換器的初級和次級側都可以從 SiC 器件中受益匪淺。圖 3 說明了通過引入 SiC Mosfets 實現的雙向 OBC 拓撲。

圖 3：三相圖騰柱 PFC 后接全橋 CLLC，用于通過 SiC Mosfet 技術實現的雙向 OBC。

設備封裝也是一個重要的話題。TO247 中的傳統通孔器件已成為許多 OBC 設計的標準。然而，裝配自動化需要具有適當封裝爬電距離和間隙的表面貼裝器件 （SMD） 以降低成本。使用 SMD 器件，整個印刷電路板組件和功率器件可以在一個步驟中組裝。具有高爬電距離和開爾文源極連接的最新 PG-TO263-7pin 封裝適用于 1200V SiC Mosfets。PG-TO263-2pin 封裝適用于完全去除中間引腳以滿足爬電要求的 SiC 二極管器件。此外，頂部冷卻表面貼裝器件將通過降低從封裝到冷卻器的熱阻，同時簡化功率器件組裝，進一步提高 SiC 器件的性能。PG-HDSOP-22 （QDPAK） 封裝是英飛凌的創新封裝，可完美滿足頂部冷卻要求。QDPAK 在表面貼裝封裝中提供開爾文源連接和高爬電距離。隨著電流的增加，TO247-4 引腳也被規劃為具有相同標準，即在大電流承載能力封裝中提供開爾文源和高爬電距離。為了補充 SiC Mosfet 和二極管產品，英飛凌還為 IGBT、二極管和超結 Mosfet 的傳統硅技術提供了這些封裝。從效率、成本和易于組裝的角度來看，這將為 OBC 應用提供完整的解決方案。圖 4 展示了英飛凌針對 OBC 應用的創新封裝。QDPAK 在表面貼裝封裝中提供開爾文源連接和高爬電距離。隨著電流的增加，TO247-4 引腳也被規劃為具有相同標準，即在大電流承載能力封裝中提供開爾文源和高爬電距離。為了補充 SiC Mosfet 和二極管產品，英飛凌還為 IGBT、二極管和超結 Mosfet 的傳統硅技術提供了這些封裝。從效率、成本和易于組裝的角度來看，這將為 OBC 應用提供完整的解決方案。圖 4 展示了英飛凌針對 OBC 應用的創新封裝。QDPAK 在表面貼裝封裝中提供開爾文源連接和高爬電距離。隨著電流的增加，TO247-4 引腳也被規劃為具有相同標準，即在大電流承載能力封裝中提供開爾文源和高爬電距離。為了補充 SiC Mosfet 和二極管產品，英飛凌還為 IGBT、二極管和超結 Mosfet 的傳統硅技術提供了這些封裝。從效率、成本和易于組裝的角度來看，這將為 OBC 應用提供完整的解決方案。圖 4 展示了英飛凌針對 OBC 應用的創新封裝。為了補充 SiC Mosfet 和二極管產品，英飛凌還為 IGBT、二極管和超結 Mosfet 的傳統硅技術提供了這些封裝。從效率、成本和易于組裝的角度來看，這將為 OBC 應用提供完整的解決方案。圖 4 展示了英飛凌針對 OBC 應用的創新封裝。為了補充 SiC Mosfet 和二極管產品，英飛凌還為 IGBT、二極管和超結 Mosfet 的傳統硅技術提供了這些封裝。從效率、成本和易于組裝的角度來看，這將為 OBC 應用提供完整的解決方案。圖 4 展示了英飛凌針對 OBC 應用的創新封裝。

圖 4：英飛凌 OBC 應用的創新封裝