左侧是Si功率半导体中的晶体管的开关操作的概念图,而右侧是SiC功率半导体。当电流通过Si功率半导体时,一部分功率会因热量而损失。另外,当开关接通和断开时,由于尾电流,开关损耗很大。 HEV功率损耗的20%是由于功率半导体造成的。 SiC功率半导体由于热量而产生的稳态损耗小,且尾电流小,因此开关损耗也小。
开发的SiC晶体管的单元宽度为4-5微米。它使用的沟槽结构可在半导体中挖出细微的沟槽。在硅半导体中通常使用的干法蚀刻是一种使用气体和等离子体的处理方法。栅电极是控制电流的开/关的电极。
丰田:功率半导体SiC的优势:丰田MIRAI通过
丰田
电装
丰田中央研究所
促进三公司的联合发展。
SiC功率半导体具有将HEV燃油效率提高10%的潜力。
SiC功率半导体的开发:
丰田是SiC功率半导体开发的领先者。
它在丰田的新型MIRAI中被采用,目的是在2020年投入实际使用。
SiC =碳化硅:
它是硅和碳的化合物,硬度仅次于金刚石。
高纯度单晶SiC:
丰田,电装和丰田中央研究院已经开发出一种极难生产的高纯度单晶类型。
功率半导体SiC:
功率半导体广泛用于混合动力汽车。
其中25%用于PCU(电源控制单元)。
混合动力车
作为HEV的心脏,PCU是控制电池和电动机之间电流的重要设备。
混合动力汽车燃油效率的提高:
在声称低油耗的混合动力汽车中,功率损耗的20%是由于功率半导体造成的。
即,提高功率半导体的效率对提高燃料效率直接有效。
内部开发功率半导体:
自第一款普锐斯以来,丰田一直在内部开发功率半导体。
与丰田集团电装
丰田中央研究所
在1980年代开始基础研究
2007年,丰田汽车一直在开发实用技术。
SiC功率半导体的效率:
SiC功率半导体比当前主流的Si(硅)功率半导体更受欢迎。
它高效,紧凑,并且可以以更高的频率驱动。
原型车的燃油效率提高了5%:
丰田在普锐斯安装了使用SiC功率半导体的PCU。
可以确定的是,原型车将燃油效率提高了5%以上。
混合动力汽车的燃油效率提高了10%:
在不进行微调的情况下,可以看到5%的改善。
功率半导体对于混合动力汽车至关重要。
将来,它的目标是将燃油效率提高10%。
可以说,这是汽车与电池一起电气化的关键技术。
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