碳化硅与硅在电动汽车动力电子中的应用

将碳化硅与电动汽车(EV)电力电子器件中的硅进行比较，了解碳化硅晶片的测量。

随着电动汽车(EVs)需求的持续增长，制造商正在比较两种半导体技术，碳化硅和硅，用于电力电子应用。碳化硅(SiC)提供了耐高温、低功耗、刚性，并支持电动汽车电力电子所需的更小、更薄的设计。例子SiC目前的应用包括板载DC/DC转换器、板外DC快速充电器、板载电池充电器、电动汽车动力总成和汽车led照明。

根据汽车世界随着电池和电机制造商达到现有技术的物理极限，需要开发更高效的传动系统，SiC技术也可以推动未来的电动汽车创新。接受半导体工程美国克里公司(Cree)的首席技术官约翰·帕尔默(John Palmour)将碳化硅与硅进行了比较，这种比较方式是电动汽车行业，尤其是工程师们能够欣赏的。“你可以用碳化硅制造你真正想在硅上制造的设备，但由于硅的物理特性，在那个电压范围内是不实用的。”

带隙的重要性

碳化硅在电动汽车和其他电力电子产品中的应用很大程度上是由于它的功能宽禁带，用电子伏特(eV)测量，描述了将电子从材料的价带激发到导电带所需的能量。硅(Si)是一种半导体，长期以来一直是集成电路(ICs)和光伏芯片晶圆的首选材料，其带隙为1.12 eV。砷化镓(GaAs)是一种用于太阳能电池的半导体，其带隙为1.42 eV。相比之下，碳化硅的带隙明显更宽，为3.26 eV。

有了这个更宽的带隙，碳化硅更适合于更高功率的应用和与之相关的更高温度。带隙与击穿电压有关，击穿电压是绝缘子的一部分开始导电的电压点。硅的击穿电压约为600V，但是应用设备能承受高达10倍的电压。因为带隙会随着温度的升高而缩小，所以更宽的带隙材料也能承受更高的温度。碳化硅的刚性也提供了一种稳定的结构，不会因热而膨胀或收缩。

碳化硅更宽的带隙也支持更快、更高效的开关和更小、更薄的设备。因为碳化硅的电压差，或电位差，不需要分散在那么多的材料上，碳化硅器件s可以小于Si器件厚度的十分之一。这些更快、更薄的溶液具有更小的阻力，因此更少的能量被热量损失，从而获得更高的效率。此外，碳化硅具有更高的导热性，可以更有效地输送热量，减少或消除对散热器的需求。

用于电动汽车电力电子的SiC器件:优势和挑战

在报道IEEE频谱克里估计，去年全球碳化硅设备的市场规模首次突破1亿美元(美元)。如今，该公司的SiC解决方案正在为电动汽车不断增长的市场提供各种高电压、高温部件的支持。由于电动汽车的不同系统由不同的电压供电，一些Si设备也需要转换并分配正确的电压给电梯、照明、推进和暖通空调。与Si器件相比，SiC技术以更高的速度、可靠性和效率支持这些功能。

碳化硅优越的开关速度也支持更快充电器的发展。外置充电器将输入交流电转换为直流电，以存储电池。车载电池充电器将电池的直流电源转换为交流电源，供主驱动电机使用。碳化硅比硅更快地完成这些功能，而且热量和能量损失更少。另外，碳化硅元件的尺寸可以是硅器件的一半(或更小)。随着碳化硅制造商继续减少材料缺陷，碳化硅器件的价格预计将下降，这是未来电动车应用的一个优势。

碳化硅的电动汽车前景光明，但对电动汽车需求的增加可能会导致部件缺陷，除非制造商安装适当的检测设备。这在研究和开发(R&D)期间尤其重要，在那里，工艺工具的验证不佳会显著降低产量。爱游戏ayxdota2MTI仪器公司形式发票300是系统对晶圆进行大规模检测，提高碳化硅材料的产量。在体积上找到缺陷是很困难的，但是MTI基于电容的技术相对于共焦系统提供了重要的优势。

基于电容的技术与共焦系统

例如，高分辨率共焦干涉仪的成本远远高于电容仪表。激光干涉仪还提供相关读数，需要操作员在使用前将仪器校准到一个已知的厚度。相比之下，基于电容的技术提供绝对测量。另外，如果激光干涉仪失去了对晶圆表面的跟踪，结果的测量是不准确的。使用共焦系统，测量透明或半透明的半导体晶片也更具挑战性。

基于电容的系统还有其他优点。随着时间的推移，共焦系统中的激光传感器会随着温度、热加热和其他因素而有漂移的趋势。相比之下，电容电路往往更稳定，并结合了低漂移和高精度。基于电容的技术，如MTI的Proforma技术，也可以扩展整个半导体供应链的质量控制应用。销售SiC晶片的供应商可以在发货前进行高分辨率测量，然后在收到SiC晶片后进行测量。

爱游戏ayxdota2MTI乐器形式发票300 isa capacitance-based离线测量工具,成本少,支持制造过程质量检查前,可以测量晶片厚度,弓和扭曲,总厚度变化(TTV)和中心厚度的精度±0.25µm和0.05嗯的一项决议。除了支持研发项目，ProForma 300iSA可以用于校准在线设备。为提高电动汽车电力电子产品中SiC晶片的生产效率，了解更多内容并向MTI索取示例报告。