电力电子中的碳化硅SiC
SiC功率半导体器件的优势和发展前景
SiC功率半导体器件的优势和发展前景SiC（碳化硅）功率半导体器件是一种新兴的半导体材料，具有许多优势和广阔的发展前景。
以下是SiC功率半导体器件的优势和发展前景。
1.高温工作能力：与传统的硅功率半导体器件相比，SiC器件能够在高温环境下工作，其工作温度可达到300摄氏度以上。
这使得SiC器件在航空航天、军事装备和汽车等应用领域具有巨大的潜力。
2.高电压耐受能力：SiC器件具有更高的击穿电场强度和较低的导通电阻，可以实现更高的电压耐受能力。
这使得SiC器件在高压和高电场应用中具有优势，如电力电子转换、电力传输和分配、电网充放电和电动车充电等。
3.高频特性：由于SiC材料的电子迁移率和终端速度较高，SiC器件具有优秀的高频特性。
这使得SiC器件在高频交流/直流转换器和射频功率放大器中具有广泛的应用。
4.低导通和开启损耗：SiC材料的电阻率较低，电流密度较大。
这导致SiC器件在导通过程中的能耗更低，进而减少了开关损耗。
相对于硅器件，SiC器件具有更高的效率和更小的温升。
这使得SiC器件在能源转换和电源管理领域具有潜在的应用前景。
5.小体积和轻量化：SiC器件的小体积和轻量化特性，使得其在高功率密度应用和紧凑空间条件下的应用更具优势。
这对于电动汽车、风力和太阳能发电系统、飞机和船舶等领域都有重要意义。
6.高可靠性和长寿命：由于SiC器件的抗辐射、抗高温、耐压击穿和抗电荷扩散等特性，它具有较高的可靠性和长寿命。
这对于军事装备、航空航天和核电等关键领域的应用具有重要意义。
SiC功率半导体器件的发展前景广阔。
随着科技的不断进步和物联网的快速发展，对于功率器件的要求愈发严苛。
在电力转换、能源管理和电动汽车等领域，对功率器件的需求将进一步增加，而SiC器件作为一种高温、高电压和高频特性都优异的功率半导体器件，将有望取代传统的硅器件，成为未来功率电子的主流。
此外，随着SiC材料的制备工艺和工艺技术的不断改进，SiC器件的成本也在逐渐下降。
SiC材料在电子器件中的发展利好
SiC材料在电子器件中的发展利好近年来，随着科技的不断进步，人们对电子器件的要求也越来越高。
而SiC（碳化硅）材料作为一种新兴的材料，在电子器件中的应用潜力巨大。
SiC材料具有高温耐受性、高能效、高电信号速度和强大耐辐射能力等优势，因此在电力电子、光电子、半导体等领域具有广阔的应用前景。
首先，SiC材料在电力电子领域的发展具有重大意义。
在传统的电力电子器件中，硅材料是主要的材料选择。
然而，硅在高温、高功率和高频率应用中表现出限制，这限制了电力电子系统的效率和可靠性。
SiC材料具有高熔点和高电子饱和流速，使其具有更好的导电性能，能够承受更高的温度和功率密度。
同时，SiC材料具有低互连阻抗和低开关损耗等特性，使得SiC基础的电力电子器件具有更高的效率和更小的体积。
因此，SiC材料在电力电子器件中的应用能够提高能源利用效率，降低能源消耗，推动清洁能源的发展。
其次，SiC材料在光电子领域有着广阔的应用前景。
在光电子器件中，SiC材料的物理特性使其成为优选的材料选择之一。
SiC材料具有宽能隙（约为3.26eV），能够在紫外到可见光范围内发射和检测光信号。
相较于其他材料，SiC材料的宽能隙使其对紫外线的敏感度更高，光吸收系数更大，因此SiC光电子器件具有更高的光谱区域覆盖范围和更高的量子效率。
此外，SiC材料表面的化学稳定性和耐腐蚀性能优越，使得SiC器件能够在恶劣环境下长期稳定工作。
因此，SiC材料在激光技术、探测器、光纤通信等领域有着广泛的应用。
另外，SiC材料在半导体领域也有着巨大的潜力。
半导体器件是现代电路中不可或缺的一部分，而SiC材料在制造高功率、高频率半导体器件方面具有独特的优势。
相较于传统的硅材料，SiC材料具有更高的击穿电场强度和电子饱和漂移速度，使得SiC半导体器件能够实现更高的电流密度和更高的工作频率。
此外，SiC材料的热导率较高，能够快速散热，提高器件的可靠性和稳定性。
由于这些优势，SiC材料在功率电子器件、射频器件和微波器件等领域有着广泛的应用前景。
sic模块材料
SIC模块材料1. 概述SIC（Silicon Carbide，碳化硅）是一种具有优异性能的半导体材料，广泛应用于电力电子、光电子、化工等领域。
SIC模块是一种基于SIC材料制造的电子器件，具有高温、高压、高频和高功率等特点，被广泛应用于电力转换、电机驱动、光伏发电、电动汽车等领域。
SIC模块材料的研发和应用对于推动能源转型、提高能源利用效率、减少能源消耗具有重要意义。
本文将从SIC材料的特性、制备方法、应用领域等方面进行详细介绍。
2. SIC材料的特性SIC材料具有以下几个重要特性：2.1 带隙宽度大SIC材料的带隙宽度比传统的硅材料大得多，可以达到2.3-3.3电子伏特（eV），远大于硅材料的1.1eV。
这使得SIC材料在高温、高压、高频等恶劣环境下具有更好的性能。
2.2 热导率高SIC材料的热导率非常高，约为硅材料的3倍。
这使得SIC模块在高温工作条件下能够快速散热，提高了系统的稳定性和可靠性。
2.3 电子迁移率高SIC材料的电子迁移率远高于硅材料，可以达到800-1200 cm²/V·s，是硅材料的几倍。
这意味着SIC模块具有更高的电导率和更低的电阻，能够承受更大的电流和功率。
2.4 耐高温、耐辐照性能好SIC材料具有优异的耐高温性能，可以在1000摄氏度以上的高温环境下长时间稳定工作。
同时，SIC材料还具有良好的耐辐照性能，适用于核电、空间等高辐照环境下的应用。
3. SIC模块的制备方法SIC模块的制备方法主要包括以下几个步骤：3.1 SIC单晶生长SIC单晶的生长是制备SIC模块的关键步骤之一。
目前常用的SIC单晶生长方法有物理气相沉积（PVT）、化学气相沉积（CVD）和梯度凝固法等。
这些方法可以获得高质量、大尺寸的SIC单晶。
3.2 SIC晶片制备SIC单晶生长后，需要将其切割成适当尺寸的SIC晶片。
切割过程需要使用特殊的切割工具和技术，以保证切割的平整度和精度。
碳化硅主要器件形式
碳化硅主要器件形式1. 引言碳化硅（SiC）是一种广泛应用于电力电子领域的半导体材料。
相比于传统的硅材料，碳化硅具有更高的电子能带宽度、更高的热导率和更高的击穿电压，使其成为一种理想的材料用于高温、高电压和高频率的应用。
在碳化硅材料的基础上，开发了各种形式的主要器件，包括二极管、金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）、金属氧化物半导体场效应二极管（MOSFET-D）、绝缘栅双极晶体管（IGBT）等。
这些器件形式在不同的应用场景中具有各自的优点和特点。
2. 碳化硅二极管碳化硅二极管是碳化硅主要器件形式之一。
它具有较低的反向电流、较高的击穿电压和较高的开关速度。
碳化硅二极管广泛应用于高压、高温和高频率的电力电子应用中，如电源、变频器、电动车充电器等。
碳化硅二极管的优点包括：•低反向电流：碳化硅材料的宽禁带宽度使得二极管的反向电流较低，可以减少能量损耗。
•高击穿电压：碳化硅材料的击穿电压较高，可以提供更高的电压容忍能力。
•高开关速度：碳化硅材料的载流子迁移率较高，使得二极管具有较高的开关速度。
3. 碳化硅MOSFET碳化硅MOSFET是碳化硅主要器件形式之一。
它是一种基于金属氧化物半导体结构的晶体管，具有较低的导通电阻、较高的开关速度和较高的击穿电压。
碳化硅MOSFET的优点包括：•低导通电阻：碳化硅材料的高载流子迁移率和较低的材料电阻使得MOSFET 具有较低的导通电阻，可以减少能量损耗。
•高开关速度：碳化硅材料的载流子迁移率较高，使得MOSFET具有较高的开关速度，可以提高系统的响应速度。
•高击穿电压：碳化硅材料的击穿电压较高，可以提供更高的电压容忍能力。
碳化硅MOSFET广泛应用于电力电子领域的高压、高温和高频率应用中，如电源、变频器、电动车驱动等。
4. 碳化硅MOSFET-D碳化硅MOSFET-D是碳化硅主要器件形式之一。
它是一种具有二极管特性的MOSFET，可以在同一结构中实现开关和整流功能。
sic的短路时间
sic的短路时间短路时间（Short-Circuit Time）指的是在电路中出现短路故障时，电路中的保护装置需要多长时间才能够切断电路，以防止过电流造成更大的损害。
而SIC（Silicon Carbide，碳化硅）则是一种新型的半导体材料，具有高温、高功率、高频等优点，被广泛应用于电力电子领域。
本文将讨论SIC的短路时间及其在电力系统中的应用。
一、SIC的特性SIC作为一种新型半导体材料，具有许多传统材料所不具备的特性，使得其在电力电子领域有着广泛的应用前景。
首先，SIC具有较高的电子能带宽度和击穿电场强度，能够承受更高的工作电压和电场强度。
其次，SIC的热导率较高，具有较好的散热性能，可以有效降低开关元件的温度。
此外，SIC的载流子迁移率较高，具有较低的导通压降和开关损耗，使得其在高频开关电源中能够实现更高的效率。
二、SIC的短路时间优势由于SIC的特性，其在短路故障发生时具有较短的切断时间，从而能够有效保护电路。
相对于传统的硅材料，SIC具有更高的掺杂浓度和较好的导电性能，电子的迁移速度更快，导致其短路时间更短。
此外，SIC的热导率较高，能够快速散热，减少开关元件在短路过程中的热损失。
因此，SIC在电力系统中广泛应用时能够提供更快速、更可靠的短路保护。
三、SIC在电力系统中的应用1. SIC开关元件的应用SIC开关元件作为SIC材料的代表产品之一，具有快速切换速度和低开关损耗的特点，被广泛应用于电力系统的变频器、逆变器、交直流转换器等设备中。
通过将SIC开关元件应用于电力系统中，能够提高系统的工作效率，减少电能损耗，并具有更好的抗干扰能力。
2. SIC保护装置的应用SIC材料的短路时间较短，使其成为电力系统中保护装置的理想选择。
在电力系统中，保护装置是非常重要的一环，可以及时切断电路，保护设备免受过流的损害。
采用SIC保护装置可以提供更快速的保护响应时间，提高系统的可靠性和安全性。
3. SIC材料的其他应用除了在开关元件和保护装置中的应用，SIC材料还可以应用于电力系统的其他领域。
碳化硅 超结
碳化硅超结简介碳化硅超结是一种基于碳化硅材料的半导体器件结构，具有优异的高温、高电压和高频特性。
碳化硅（SiC）是一种宽禁带半导体材料，其特殊的物理和化学性质使得碳化硅超结在电力电子、无线通信和光电子等领域具有广泛的应用前景。
碳化硅的优势1. 高温特性碳化硅具有出色的高温特性，其热稳定性和耐辐射性能远远超过了传统的硅材料。
在高温环境下，碳化硅超结能够保持良好的电性能，不易发生漏电和击穿等问题。
这使得碳化硅超结在航空航天、核能和汽车电子等领域得到广泛应用。
2. 高电压特性碳化硅超结具有较高的击穿电压和较低的漏电电流，使其适用于高压电力电子设备的制造。
相比传统的硅材料，碳化硅超结能够承受更高的电压，同时减少能量损耗和热量产生，提高电子设备的效率和可靠性。
3. 高频特性由于碳化硅的高电子迁移率和高饱和电子漂移速度，碳化硅超结具有较高的开关速度和更低的导通电阻。
这使得碳化硅超结在高频电子设备中表现出色，能够实现更高的工作频率和更快的信号传输速度。
碳化硅超结的结构碳化硅超结通常由碳化硅P型层、碳化硅N型层和中间的超结层构成。
其中，超结层是由P型和N型材料交替堆叠而成，形成PN结构。
这种结构使得碳化硅超结具有更低的漏电流和更高的击穿电压。
碳化硅超结的应用1. 电力电子碳化硅超结在电力电子领域具有广泛的应用。
由于其高温和高电压特性，碳化硅超结可用于制造高效、高可靠性的功率开关器件，如碳化硅二极管和碳化硅MOSFET。
这些器件可以减少能量损耗和体积，提高电力转换效率。
2. 无线通信碳化硅超结在无线通信领域也有重要的应用。
由于其高频特性，碳化硅超结可用于制造高速、高频率的射频功率放大器和射频开关。
这些器件可以提高无线通信设备的工作频率和传输速度，满足日益增长的数据传输需求。
3. 光电子碳化硅超结在光电子领域也有潜在的应用。
由于其宽带隙特性，碳化硅超结可以用于制造高性能的光电器件，如光电二极管和激光二极管。
这些器件可以实现高效能量转换和高速光通信，推动光电子技术的发展。
碳化硅用于电机驱动
2021.6 20
安森美半导体有多个 SiC 基板的供应协议，可确 保产能满足 SiC 需求的增长。此外，我们正发展 SiC 基板的内部供应。
图１ 宽禁带优势
19 ELECTRONIC ENGINEERING & PRODUCT WORLD 2021.6
电子产品世界
2 改进三相逆变器
三相逆变器是可变速高压电机驱动的传统方案， 其硅 IGBT 与反并联二极管共同封装，用于支持电机 电流换向。3 个半桥相位驱动逆变器的三相线圈，以 提供正弦电流波形并驱动电机。
SiC 的介电击穿强度比硅高 10 倍（图 1）。功率 电子开关最重要的功能之一是保持高电 压。由于介电强度高，SiC 可支持高电 压在较短的距离内通过器件。这个距离 也是垂直器件中沟道和漏极触点之间的 漂移区域。更短的漂移区域降低了器件 的电阻，使产生的功率损耗更低。
宽带隙也减少了热激发载流子的数 量，导致自由电子减少，漏电流降低。 此外，与传统 Si 器件相比，SiC 漏电流小， 而且在更大的温度范围内很稳定。这使 得 SiC MOSFET 和二极管成为高温应用
制造 SiC 晶圆（半导体器件的原材料）的过程比 制造 Si 晶圆更具挑战性。硅晶锭可以从熔体中拉出， 而碳化硅晶锭必须通过化学气相沉积法在真空室中生 长。这是个缓慢的过程，而且要使生长缺陷数可接受 是很难的。SiC 是一种相对较硬、较脆的材料（通常 用于工业切割），因此，需要特殊的工艺来切割晶锭。
图２ 安森美半导体的新的６５０ Ｖ ＳｉＣ ＭＯＳＦＥＴ
4 结束语
SiC 器件的快速开关和更低损耗使其成为高效、 集成电机驱动器的重要解决方案。系统设计人员可缩 小电机驱动器的尺寸并使其更靠近电机，以降低成本 并提高可靠性。安森美半导体提供的用于 SiC 电机驱 动器的广泛且不断扩增的器件和系统适用于广泛的工 业应用。
sic功率器件关键科学问题
SiC功率器件关键科学问题SiC是一种由硅（Si）和碳（C）构成的半导体化合物，它属于宽带隙（WBG）材料家族。
其物理键非常牢固，使得半导体允许SiC器件在结温高于硅的结温。
在电力应用中，碳化硅的主要优点是它的低漂移区电阻，这是高压电力设备的关键硅碳化硅功率器件以其优异的物理、电子性能正推动着电力电子技术的根本性变革。
虽然这种材料早已为人所知，质量高。
近年来，高温晶体生长技术的研究受到了国内外学者的关注。
虽然SiC具有不同的多晶结构（又称多晶结构），化硅片。
1.碳化硅的主要特性是什么？这种材料是由硅和碳组合而成的优异的机械、化学和热学性质。
热传导系数大。
良好的抗热震性能和热膨胀。
电源和开关损耗小。
能源效率高运转频率和温度（工作温度可达200℃）模头大小（相同的击穿电压）特征体二极管（MOSFET器件）优秀的散热管理,减少冷却需求。
延长使用寿命。
2.碳化硅在电子领域的应用是什么？碳化硅是一种非常适合电力应用的半导体，主要是因为它能承受高电压十倍，高达硅的可用电压。
以碳化硅为基础SiC二极管和晶体管还能在较高的频率和温度下工作，而不影响可靠性。
SiC器件的主要应用，如肖特基二极管。
3.为何SiC在功率应用中克服了Si?虽然硅是电子领域应用最广的半导体，但也开始显示出一些局限性，尤其是在大功率应用中。
与这些应用有关的一子器件可以更小、更快、更可靠。
与其它半导体半导体相比，它还能使用更高的温度、电压和频率。
尽管硅带隙在1.12eV左右,但是碳化硅的带隙值大约是3.26eV的3倍左右。
4.碳化硅为何能承受这么高的电压？电源设备，特别是MOSFET必须能够承受极高的电压。
因为电场的介电击穿强度大约是硅的十倍，因此SiC可以达层可以变得很薄。
流层越薄，电阻就越小。
从理论上讲，在高电压下，漂移层的单位面积电阻可降至硅电阻的1/3005.为何SiC在高频方面优于IGBT?就功率而言，过去主要使用IGBT和双极晶体管来降低高击穿电压时的导通电阻。
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电力电子中的碳化硅SiCSiC in Power ElectronicsVolker Demuth, Head of Product Management Component, SEMIKRON Germany据预测，采用SiC的功率模块将进入诸如可再生能源、UPS电源、驱动器和汽车等应用。
风电和牵引应用可能会随之而来。
到2021年，SiC功率器件市场总额预计将上升到10亿美元 [1]。
在某些市场，如太阳能，SiC器件已投入运行，尽管事实上这些模块的价格仍然比常规硅器件高。
是什么使这种材料具有足够的吸引力，即使价格更高也心甘情愿地被接受？首先，作为宽禁带材料，SiC提供了功率半导体器件的新设计方法。
传统功率硅技术中，I GBT开关被用于高于600V的电压，并且硅PIN-续流二极管是最先进的。
硅功率器件的设计与软开关特性造成相当大的功率损耗。
有了SiC的宽禁带，可设计阻断电压高达15kV的高压MOSFET，同时动态损耗非常小。
有了SiC，传统的软关断硅二极管可由肖特基二极管取代，并带来非常低的开关损耗。
作为一个额外的优势，SiC具有比硅高3倍的热传导率。
连同低功率损耗，SiC是提高功率模块中功率密度的一种理想材料。
目前可用的设计是SiC混合模块（IGBT和SiC肖特基二极管）和全SiC模块。
SiC混合模块SiC混合模块中，传统IGBT与SiC肖特基二极管一起开关。
虽然SiC器件的主要优势是与低动态损耗相关，但首先讨论SiC肖特基二极管的静态损耗。
通常情况下，SiC器件的静态损耗似乎比传统的硅器件更高。
图1.a显示了传统软开关600V赛米控CAL HD续流二极管的正向压降V f，为低开关损耗而优化的快速硅二极管和SiC肖特基二极管，所有的额定电流为10 A。
图1.a中：25℃和150℃下不同续流二极管的正向电流与正向压降。
对比了10A的SiC肖特基二极管，传统的软开关硅二极管（CAL HD）和快速硅二极管（硅快速）。
1.b：同一二极管的正向压降和电流密度（正向电流除以芯片面积）。
在10A的额定电流下，硅续流二极管展现出最低的正向压降，SiC肖特基二极管的V f更高，而快速硅二极管展现出最高的正向压降。
正向电压与温度之间的关联差别很大：快速硅二极管具有负的温度系数，150°C下的V f比2 5°C下的V f低。
对于12A以上的电流，CAL的温度系数为正，SiC肖特基二极管即使电流为4A时，温度系数也为正。
由于二极管通常并联以实现大功率器件，需要具有正温度系数以避免并联二极管中的电流不平衡和运行温度不均匀。
这里，SiC肖特基二极管显示出最佳的性能。
但与常规硅二极管相比，SiC肖特基二极管的静态损耗较高。
由于二极管是基于10A额定电流进行比较的，考虑不同供应商的器件之间有时不同的额定电流定义是很重要的。
为了更加深入地了解器件性能，画出电流密度（正向电流除以芯片面积）与正向压降之间的关系是有用的，它考虑到了芯片的面积。
图1.b显示了等效电流密度，传统硅二极管和SiC肖特基二极管具有非常相似的正向压降，而快速硅二极管的V f仍然是最高的。
换句话说，当使用相同的芯片面积时，硅二极管和SiC二极管具有可比的静态损耗。
通常SiC芯片尺寸更小，由于额度电流的确考虑到了静态和动态损耗，额定电流，所以带来较小的总损耗，因此缩小了芯片的尺寸。
看一下SiC肖特基二极管的动态损耗，可以清楚地看到SiC器件的主要优点，见表1。
表1：传统硅续流二极管（CAL HD）、SiC肖特基二极管和快速硅二极管的动态参数。
所有二极管额定电压1200V，额度电流10A。
于常规硅二极管相比，SiC肖特基二极管的反向恢复电流I RRM要低50%以上，反向恢复电荷Q RR降低了14倍，关断损耗E off降低了16倍。
Si-快速二极管显示了比常规硅二极管更好的特性，但它不会达到SiC肖特基二极管那样的优异动态特性。
由于SiC肖特基二极管动态损耗低，可以显著减少逆变器损耗，节约用于冷却的开支并且增加逆变器的功率密度。
此外，低动态损耗使SiC肖特基二极管非常适合高开关频率。
另一方面，快速开关的续流二极管可能有个缺点，反向电流非常陡峭的下降可能导致电流截止和振荡。
在使用硅二极管的情况下，电流截止是由软关断特性控制的。
图2比较了在CAL HD和SiC肖特基续流二极管的关断特性。
图2：硅二极管和SiC续流二极管关断特性。
SiC二极管的关断损耗几乎看不出来。
由于SiC二极管的关断损耗小，反向电流迅速下降，使得反向电流和电压上的振荡小。
有了硅基CAL HD二极管，能够观测到CAL硅续流二极管众所周知的软关断行为。
由于反向电流平滑地减小，没有看到电压尖峰和振荡。
另一方面，软关断行为会带来显著的关断损耗，因为当二极管上的电压上升时有相当大的反向电流流过。
SiC肖特基二极管基本上没有显示出任何的反向恢复电荷，因此关断损耗非常低。
由于反向电流的迅速减小，产生小的振荡，可以在反向电流和压降中见到纹波。
在我们的例子中，SiC肖特基二极管的快速关断行为通过优化DCB上的芯片布局和模块的低杂散电感进行处理。
因此，电压振荡很小，不会导致显著过电压尖峰。
因此，能够管理快速开关二极管的缺点，并通过优化的模块设计充分利用SiC肖特基二极管的优点。
图3中，通过对比传统硅模块和带有快速硅IGBT和SiC肖特基二极管的SiC混合模块显示出SiC二极管的优点。
图3：传统硅三相桥模块的输出电流（1200V，450A沟道型IGBT+CAL续流二极管）和SiC混合三相桥模块（1200V，300A快速IGBT和SiC肖特基二极管）。
安装在水冷散热器上的SKiM93模块的热损耗计算。
正如所料，SiC肖特基二极管的优异动态特性显著增加了模块的输出功率。
给定芯片设置，该设置被选择用于较高开关频率下实现最佳性能，30kHz下的可用输出电流可以增加超过70%。
随着开关频率的进一步升高，混合Si C模块所带来的好处甚至更大。
较低的损耗和由此而产生更大模块级功率输出可以以几种方式被利用。
逆变器的重量和体积可显著减少，这对诸如汽车和航空航天应用很重要。
利用高开关频率，采用较小的LC滤波器是可能的，这可以减少逆变器尺寸和成本。
最后但并非最不重要的是，更低的损耗在能效方面也是显著的优势，对诸如太阳能、UPS和汽车应用很重要。
全SiC 模块使用如SiC MOSFETS这样的SiC开关，可进一步降低功率模块的整体损耗。
在表2中，对比了1200V、25A的三相桥IGBT模块和20A全SiC组件的静态和动态损耗。
表2：1200V 、25A IGBT 模块（沟道型IGBT+CAL 二极管）与20A 全SiC 模块（SiC MOSFET 和SiC 肖特基二极管）之间的静态和动态损耗对比全SiC 模块的静态损耗高17%，而动态损耗显著降低：导通损耗低3倍，关断损耗低超过6倍。
从而，一个完整的SiC 模块的可用输出功率大大高于传统的硅技术，特别是在较高的开关频率下，如图4.a 所示。
图4.a ：1200V 、20A 三相桥全SiC 模块和传统1200V 、25A 三相桥IGBT 模块的输出功率P out 。
4.b ：输出功率除以芯片面积表示所用功率半导体的功率密度。
热损耗计算基于风冷散热器，40°C 的环境温度。
开关频率高于20KHz 时，全SiC 模块的输出功率比IGBT 模块高100%以上。
此外，输出功率对开关频率的依赖也小。
反过来，全SiC 功率模块可用于非常高的开关频率，因为与10kHz 时的输出功率相比，40kHz 时的输出功率只低28%。
当开关频率低于5kHz 时，IGBT 模块显示出较高的输出功率。
这是以内全SiC 的模块中所用的SiC 芯片组是针对非常高的开关频率而优化的。
针对较低开关频率的优化也是可能的。
再次，通过考虑用于硅和SiC 芯片的芯片面积，来处理这两个模块的功率密度是有用的。
在图4b 中，输出功率除以芯片面积得到功率密度。
全SiC 模块的功率密度比IGBT 模块要高得多，甚至在开关频率低于5kHz 时。
因此，通过使用更大的芯片面积来优化用于低开关频率的全SiC 模块是可能的。
只要SiC 芯片尺寸合适，SiC 器件可以在广泛的开关频率范围内提供更高的输出电流和输出功率。
大功率 SiC 器件大功率要求功率芯片和模块大量并联。
目前，可以获得额定电流高达200A 的硅IGBT 和传统续流二极管，SiC MOSFET 和肖特基二极管的最大额定电流迄今为止小于100A 。
因此，不得不并联大量的SiC 晶片以实现大额定功率。
考虑到SiC 器件的快速开关特性和振荡趋势，需要低电感模块设计和DCB 基板上优化的芯片布局。
在下文中，1200V 、900A 全SiC 模块与1300A 的常规硅模块相对比。
IGBT 模块利用2块并联的DCB 基板，每个基板配有并联的9个75A 沟道IGBT ，连同5个100A CAL 续流二极管。
为了获得与SiC 等效的功率输出，并且由于可以获得额定电流较低的SiC 器件，全SiC 模块采用2块DCB 基板，每个基板配备有23个20A SiC-MOSFET 和34个13.5A SiC 肖特基续流二极管。
全SiC 模块中，共有46个SiC MOSFET和68 个SiC 肖特基二极管被并联。
表1示给出了Si 和全S iC 模块基本数据的对比。
表3：1200V，900A全SiC模块和其1300A IGBT等效器件的电气及热特性数据。
对比热数据，全SiC模块显示出比传统硅模块更低的热阻。
这是由于与Si相比，SiC具有更高的热传导率和更好的热扩散能力：在此布局中，4个SiC二极管芯片在相同的空间上代替1个硅二极管。
SiC器件更低的热阻是特别重要的，因为在这种情况下硅芯片使用了21 cm2的总面积，而全SiC模块只用了10 cm2。
与硅模块的通态损耗相比，全SiC模块的通态损耗更高。
SiC肖特基二极管的正向压降也是这样。
全SiC模块的动态损耗非常低：SiC MO SFET的开关损耗比硅IGBT低4倍，SiC肖特基二极管的损耗低8-9倍。
较低的动态损耗和更好的散热带来相当高的功率输出，如图5所示。
图5：1200V，900A全SiC模块和1300A IGBT模块输出电流的对比。
热损耗计算基于为风冷散热器，60°C的环境温度。
即使在4kHz的低开关频率下，全SiC模块的优点也是显而易见的：可用输出电流可提高85%。
再次，认识到S iC并不局限于非常高开关频率是很重要的。
换句话说，与采用传统硅IGBT技术相比，逆变器的模块部分可小近2倍，这是一个优点，特别是在高功率应用中，如风力发电。
多年来，风力涡轮机的功率在增加，随着标准功率约为2-4MW，风电已装机容量达7.5MW。