EV电力电子设备中的碳化硅与硅

比较电动车（EV）电力电子的碳化硅与硅，并了解SiC晶片测量。

随着对电动汽车的需求（EVS）继续生长，制造商正在比较两个半导体技术，碳化硅和硅，用于电力电子应用。碳化硅（SIC）提供高耐温性，低功耗，刚性，以及用于EV电力电子设备的更小的设计的较小设计。例子SIC的目前的应用包括板载DC / DC转换器，外壳DC快速充电器，板载电池充电器，EV电力电动局和LED汽车照明。

根据汽车世界，SIC技术也可以推动未来的EV创新，因为电池和电机制造商达到现有技术的物理限制，并且需要开发更高效的动力传动系统。在接受采访中半导体工程，Cree CTO John Palmour将碳化硅与硅比较，以至于EV行业，尤其​​是工程师都可以欣赏。“你可以在硅中的碳化硅中制作设备，但由于硅的物理学在该电压范围内并不实用。”

带隙的重要性

碳化硅在EV应用和其他电力电子器件中的有用性很大程度上是它的功能宽带隙，在电子伏特（EV）中测量，并描述从材料的价带激发电子进入其导通带所需的能量。硅（Si），一个长期的半导体，即集成电路（ICS）和光伏中使用的晶片的首选材料，具有1.12eV的带隙。砷化镓（GaAs），在太阳能电池中使用的半导体，具有1.42eV的带隙。相比之下，碳化硅具有3.26eV的显着更宽的带隙。

通过这种更宽的带隙，碳化硅更适合高功率应用和与它们相关的较高温度。带隙与击穿电压相关，绝缘体一部分变为导电的点。硅的击穿电压约为600V，但基于SIC的设备可以承受高达十倍的电压。由于带隙因温度升高而缩小，因此更宽的带隙材料也可以承受更高的温度。碳化硅的刚性还提供稳定的结构，不会因热而膨胀或收缩。

碳化硅的更宽范围也支持更快，更高效的开关和更小的设备。因为电压差或电势差，碳化硅的电位差不需要跨越多种材料，SIC设备S可以小于SI器件厚度的十分之一。这些更快，较薄的溶液具有较少的阻力，使得能量较少以获得更高的效率。此外，碳化硅的较高的导热性允许更有效的热量运输，可以减少或消除对散热器的需求。

EV电力电子的SIC器件：优点和挑战

如同报道IEEE频谱，Cree估计，去年第一次，全球碳化硅器件市场上涨了1亿美元（USD）。如今，该公司的SIC解决方案正在支持各种高压，高温部件，在越来越多的电动汽车市场。由于EV的不同系统由不同的电压供电，因此某些SI设备还需要将正确的电压转换和分开到窗口升降机，照明，推进和HVAC。与SI器件相比，SIC技术具有更大的速度，可靠性和效率的支持这些功能。

碳化硅的卓越开关速度也支持更快的充电器的开发。外壳充电器将传入的交流转换为DC进行电池存储。板载电池充电器从电池转换直流电源进入AC的主驱动电动机。碳化硅比硅更快地执行这些功能，并且热量和能量损失较少。此外，碳化硅部件可以是比硅装置的一半（或更小）。由于SIC制造商继续减少材料中的缺陷，因此预计SIC设备的价格将下降 - 未来的EV应用程序的优势。

碳化硅的EV前景是光明的，但由于制造商安装适当的检查设备，否则对电动汽车的需求增加可能导致组件缺陷。这在研发（R＆D）期间尤为重要，其中对过程工具的良差验证可以显着降低产量。爱游戏ayxdota2MTI Instruments'Proforma 300isa.系统在尺度上执行晶片检查，并提高SIC材料的吞吐量。在体积上发现缺陷可能是困难的，但MTI的电容技术提供了与共聚焦系统的重要优势。

基于电容的技术与共聚焦系统

例如，高分辨率共聚焦干涉仪成本高于电容仪。激光干涉仪还提供相对读数，该相对读数需要操作员在使用前将仪器校准到已知厚度。相比之下，基于电容的技术提供绝对测量。此外，如果激光干涉仪丢失晶片表面的轨道，则产生的测量不准确。通过共聚焦系统，测量透明或半导体晶片也更具挑战性。

基于电容的系统也提供了其他优点。随着时间的推移，共聚焦系统中的激光传感器具有漂移到温度，热加热和其他因素的倾向。相比之下，电容电路倾向于更稳定，并以高精度结合低漂移。基于电容的技术，如MTI的形式技术，还可以扩展半导体供应链中的质量控制的应用。销售SiC晶片的供应商可以在运输之前进行高分辨率测量，然后可以在收到后测量SiC晶片。

爱游戏ayxdota2MTI Instruments Proforma 300isa是一种基于电容的离线测量工具，在制造过程中早期支撑质量检查，并且可以测量晶片厚度，弓和经纱，总厚度变化（TTV），以及精度的中心厚度±0.25μm，分辨率为0.05μm。除支持研发项目外，Proforma 300isa可用于校准在线设备。为了提高EV电力电子器件中使用的SIC晶片的生产率产量，了解更多并询问MTI进行示例报告。