在電子器件行業中的碳化硅陶瓷基板用途？

電動汽車、智能電網、核電和太陽能，以及導航、航空、航天、高鐵等新興產業能源領域的不斷發展，對功率器件的性能提出了更高的要求。這使得第三代半導體材料碳化硅在新興產業中得到更廣泛的應用。在本節中，我們將討論碳化硅陶瓷基板在電動汽車領域、新型電力傳輸系統、太陽能領域和 LED 照明方面的用途。

目前，基于硅材料的功率器件隨著其結構設計和制造工藝的改進，正在接近由材料本身性能決定的理論極限。第三代半導體材料可以替代第一代半導體材料硅，滿足未來更高的需求，在行業中得到更廣泛的應用。

第三代半導體材料具有更寬的能帶寬度、更高的擊穿電場、熱導率、電子飽和率和更高的抗輻射能力，適合制作高溫、高頻、抗輻射和大功率器件。代表材料有碳化硅、氮化鎵、氧化鋅、金剛石、氮化鋁。

目前最成熟、應用潛力最大的第三代半導體材料是碳化硅，其各項指標優于硅，能帶寬度幾乎是硅的三倍。此外，碳化硅陶瓷基板器件的理論工作溫度為600℃，遠高于硅器件。以下是一些典型的碳化硅陶瓷基板用途。

一、碳化硅陶瓷在電動汽車領域的應用

碳化硅陶瓷是先進的電子材料。它是未來電動汽車充電模塊和電動模塊的核心，可實現綠色出行的能源供應、低碳、智能和可持續發展。碳化硅陶瓷終將搶占未來產業發展的制高點。

碳化硅陶瓷基板器件充電模塊性能的提升主要體現在三個方面：

(1)提高頻率，簡化供電網絡；

(2)減少損耗和溫升；

(3)減少體積，提高效率。

碳化硅組件可以提高純電動汽車或混合動力汽車的動力轉換性能。在電動汽車的電氣模塊中，電動機是有源負載，其轉速范圍較寬，在行駛過程中需要頻繁的加減速，因此工作條件比一般的調速系統要復雜。

二、碳化硅陶瓷在新型輸電系統中的應用

碳化硅陶瓷基板功率開關因其極低的開態電阻而成為硅基器件的理想替代品，可應用于高壓、高溫和高頻應用。如果使用碳化硅功率模塊，開關損耗引起的功率損耗與硅電源裝置相比可降低5倍以上。這將對未來的電網配置和能源戰略調整產生重大影響，尺寸和重量將減少 40% 以上。

三、碳化硅陶瓷在太陽能領域得應用

碳化硅陶瓷基板在太陽能行業的用途包括大功率模塊，如太陽能逆變器、不間斷電源設備和風力渦輪機電機驅動器，以實現更小的尺寸、更低的材料成本和更高的效率。新標準太陽能硅基逆變器的典型轉換效率接近96%，而SiC基逆變器的平均效率可以提高到97.5%，相當于降低了25%的逆變器損耗。此外，基于 SiC 的逆變器在風電領域可以提高 20% 的轉換效率。

四、碳化硅陶瓷在LED照明中的應用

目前，碳化硅、氮化鎵等第三代半導體材料等LED光電器件核心材料的技術與應用，正成為全球半導體產業新的戰略高地。碳化硅陶瓷基板LED照明設備可使原有LED燈的數量減少1/3，成本降低40-50%，亮度提高2倍，導熱系數提高10倍以上。

日常生活中可以看到的各種信號燈、室內照明、信息屏、彩色顯示設備和白光照明等都使用碳化硅LED半導體照明，可以達到更高的電光轉換效率，同時達到顯著的目的。降低成本和污染。