罗红斌，邓林旺，薛程升，李多辉，冯天宇，王超，邹德天



SiC特性分析仿真及其在移动储能电站的应用

罗红斌，邓林旺，薛程升，李多辉，冯天宇，王超，邹德天

（比亚迪汽车工业有限公司，广东深圳 518118）

以氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）为代表的第三代半导体材料由于其禁带宽度大、击穿场强高、热导率高、电子饱和漂移速度高等特性，在光电子领域及高频大功率应用上倍受青睐。本文对比了SiC和Si的物理结构和电气特性，并选取了两款MOSFETs，在实验室中用Saber仿真了它们在电路中的损耗，结果显示SiC MOSFETs平均损耗比Si MOSFETs低30%～48%。最后，讨论了SiC器件在光电子、太阳能逆变器和移动储能电站中的应用，并且在实验室中测试、分析了两台来自不同厂家的样机，实验结果显示，SiC系统比Si系统运行温度降低50%～60%，损耗降低11%，整机效率提高2.68%，功率密度由约0.46 kW/L提高到0.90 kW/L。说明SiC能够大幅提升系统的效率和功率密度，因其巨大的潜力，未来有望将工作频率提升至500 kHz以上，将系统功率密度提升至现有产品的5～10倍。

SiC；第三代半导体材料；移动储能电站；功率密度；效率；仿真

第一代半导体材料Si点燃了信息产业发展的星星之火，世界上95%的半导体是由Si材料制作，随着电子电力技术的不断发展，电能早已成为日常生活中最不可或缺的能源，据统计，全球40%的能源是以电能的形式被消耗掉[1]，而电能转换传输过程中的损耗是最主要的电能损耗方式。传统的Si半导体已经无法满足当今社会对于高频、高温、高功率、高效率以及小型化的要求，于是以SiC和GaN为代表的第三代半导体材料应运而生。……