半导体行业IGBT：乘新能源汽车之风国产替代扬帆起航-211121（48页）.pdf

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1、SiC MOSFET 具备一定优势，但成本较高。就器件类型而言，SiC MOSFET 与 Si MOSFET 相似。但是，SiC 是一种宽带隙(WBG)材料，其特性允许这些器件在与 IGBT相同的高功率水平下运行，同时仍然能够以高频率进行开关。这些特性可转化为系统优势，包括更高的功率密度、更高的效率和更低的热耗散。然而，受制于制造成本和产品良率影响，SiC 产品价格较高。由于 Si 越是高耐压的组件、每单位面积的导通电阻变高(以耐压的约 22.5 倍增加)，因此 600V 以上的电压则主要使用 IGBT。但是 IGBT 是藉由注入少数载子之正孔于漂移层内，比 MOSFET 可降低导通电阻，另一

2、方面由于少数载子的累积，断开时产生尾电流、造成开关的损耗。SiC 由于漂移层的电阻比 Si 组件低，不须使用传导度调变，可用高速组件构造之 MOSFET 以兼顾高耐压与低电阻，可实现开关损耗的大幅削减与冷却器的小型化。SiC 在制造和应用方面又面临很高的技术要求，因此 SiC Mosfet 价格较 Si IGBT 高。根据功率器件的特性，不同功率器件的应用领域各有不同。虽然 IGBT 结合了 MOSFET与 BJT 的优势，但三者根据各自的器件性能优势，都有适合的应用领域。BJT 更强调工作功率，MOSFET 更强调工作频率，IGBT 则是工作功率与频率兼具。BJT 因其成本优势，常被用于低功

3、率低频率应用市场，MOSFET 适用于中功率高频率应用市场，IGBT适用于高功率中频率应用市场。高功率密度的 IGBT 在性能、可靠性等方面将继续发展，因此在较长一段时间内仍会是汽车电动化的主流器件。SiC 组件具有高压、高频和高效率的优势，在缩小体积的同时提高了效率，相关产品则主要用于高压高频领域。部分 IGBT 厂商已开始布局 SiC 产业。SiC 具有较大发展潜力，已吸引多家功率器件厂商进行布局。英飞凌于 2018 年收购德国厂商 Siltectra，弥补自身晶体切割工艺，又于 2018年 12 月与 Cree 签署长期协议，保证自身光伏逆变器和新能源汽车领域的产品供应，旗下 CoolS

4、iC 系列产品已走入量产。2019 年，意法半导体与 Cree 签署价值 2.5 亿美元的长单协议，且收购了瑞典 SiC 晶圆厂商 Norstel AB，以满足汽车和工业客户对 MOSFET与二极管的需求。2021 年，意法半导体宣布造出 8 英寸 SiC 晶圆。此外，斯达半导、华润微、等本土厂商也已在 SiC 领域布局。IGBT 根据使用电压范围可分为低压、中压和高压 IGBT。按照使用电压范围，可以将 IGBT分为低压、中压和高压三大类产品，不同电压范围对应着不同的应用场景。低压通常为1200V 以下，主要用于低消耗的消费电子和太阳能逆变器领域;中压通常为1200V2500V，主要用于新能源汽车、风力发电等领域;高压通常为 2500V 以上，主要用于高压大电流的高铁、动车、智能电网、工业电机等领域。