電動汽車的激增將功率半導體性能的邊界推向了新的高度。傳統上，硅功率器件已用于控制汽車中的各種功率電子系統，例如用于主逆變器電機，泵，HVAC壓縮機，制動和轉向系統。諸如碳化硅（SiC）之類的化合物半導體器件的最新發展使得能夠提高車輛中大多數系統的效率。SiC器件的某些特性，例如低導通和開關損耗，零恢復體二極管以及較高的工作結溫，使該技術非常適合以效率為關鍵的汽車應用。

近20年來，硅基IGBT已成為300V至1000V中壓汽車應用中的首選器件。SiC技術可解決與IGBT相同的汽車應用，與IGBT技術相比具有諸如更低的傳導性，更低的開關損耗和更高的導熱性等優點。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，其壓降與流經器件的電流成正比。IGBT是一種具有PN結的少數載流子器件，其行為類似于二極管，無論流過該器件的電流如何，該器件兩端的典型壓降為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芯片溫度無關。隨著SiC Mosfet結溫的升高，其開關損耗保持恒定，從而使SiC Mosfet具有比IGBT高的工作電流能力。對于IGBT，結溫的升高將使器件變慢，這將進一步增加其開關損耗。這些現象將限制IGBT的工作電流，使其低于類似尺寸的SiC Mosfet的工作電流。圖2說明了SiC Mosfet和IGBT的電流轉換行為，顯示了IGBT的開關時間和峰值電流增加，而這兩個量對于SiC Mosfet保持恒定。

圖2：IGBT的開關電流特性隨溫度變化而SiC Mosfet恒定。

SiC技術可帶來的第二個最重要的改進是電動車輛的車載充電器（OBC）應用。此處，SiC Mosfet通過從設計中省去傳統的線路頻率整流器，可以實現最有效的圖騰柱功率因數校正（PFC）拓撲。這種拓撲結構還非常適合雙向功率流的需求，在將來，某些地區和市政當局要求車輛將能量輸送回電網。PFC下游的轉換器是CLLC DC / DC轉換器，連接了車輛推進電池。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。

設備包裝也是一個重要的話題。TO247中的傳統通孔設備已成為許多OBC設計中的標準配置。但是，組裝自動化要求表面貼裝設備（SMD）具有適當的封裝爬電距離和電氣間隙，以降低成本。使用SMD設備，整個帶有電源設備的印刷電路板組件可以在一個步驟中組裝。最新的PG-TO263-7pin封裝具有高爬電距離和Kelvin源連接，可解決1200V SiC Mosfet的問題。PG-TO263-2pin封裝適用于SiC二極管器件，其中中間引腳已完全移除以解決爬電要求。

此外，頂側冷卻表面貼裝器件將通過減少從封裝到冷卻器的熱阻，同時簡化功率器件的組裝，進一步提高SiC器件的性能。PG-HDSOP-22（QDPAK）封裝是英飛凌創新的封裝，可完美滿足頂部散熱要求。QDPAK采用表面貼裝封裝，提供開爾文源連接和高爬電距離。隨著電流的增加，還計劃采用TO247-4pin相同的標準，即在具有大電流承載能力的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，英飛凌還使這些封裝可用于IGBT，二極管和超結Mosfet的傳統硅技術。從效率，成本和易于組裝的角度來看，這將為OBC應用提供一個完整的解決方案。

圖4展示了來自英飛凌針對OBC應用的創新軟件包。QDPAK采用表面貼裝封裝，提供開爾文源連接和高爬電距離。隨著電流的增加，還計劃采用TO247-4pin相同的標準，即在具有大電流承載能力的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，英飛凌還使這些封裝可用于IGBT，二極管和超結Mosfet的傳統硅技術。從效率，成本和易于組裝的角度來看，這將為OBC應用提供一個完整的解決方案。

圖4展示了來自英飛凌針對OBC應用的創新軟件包。QDPAK采用表面貼裝封裝，提供開爾文源連接和高爬電距離。隨著電流的增加，還計劃采用TO247-4pin相同的標準，即在具有大電流承載能力的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，英飛凌還使這些封裝可用于IGBT，二極管和超結Mosfet的傳統硅技術。從效率，成本和易于組裝的角度來看，這將為OBC應用提供一個完整的解決方案。圖4展示了來自英飛凌針對OBC應用的創新軟件包。為了補充SiC Mosfet和二極管產品，英飛凌還使這些封裝可用于IGBT，二極管和超結Mosfet的傳統硅技術。從效率，成本和易于組裝的角度來看，這將為OBC應用提供一個完整的解決方案。圖4展示了來自英飛凌針對OBC應用的創新軟件包。為了補充SiC Mosfet和二極管產品，英飛凌還使這些封裝可用于IGBT，二極管和超結Mosfet的傳統硅技術。從效率，成本和易于組裝的角度來看，這將為OBC應用提供一個完整的解決方案。圖4展示了來自英飛凌針對OBC應用的創新軟件包。

圖4：適用于OBC應用的英飛凌創新套件

編輯：hfy