日產(chǎn)汽車開發(fā)出了采用SiC二極管的汽車逆變器。為“全球第一款”(日產(chǎn))。日產(chǎn)已經(jīng)把該逆變器配備在該公司的燃料電池車“X-TRAILFCV”上,并開始行駛實(shí)驗(yàn)。通過把二極管材料由原來的Si變更為SiC,今后有望實(shí)現(xiàn)逆變器的小型輕量化、提高可靠性。對于電動(dòng)汽車而言,逆變器的大小一直是布局的制約因素之一。
SiC元件作為具有優(yōu)異特性的新一代功率半導(dǎo)體備受矚目。SiC的絕緣破壞電場比Si大1位數(shù)左右,理論上SiC導(dǎo)通電阻可比Si減小2位數(shù)以上。原因是導(dǎo)通電阻與絕緣破壞電場3次方成反比。導(dǎo)通電阻小,因此可減小使用電源電路時(shí)的耗電量。另外,SiC的導(dǎo)熱率比Si高、散熱性好,因此有望縮小冷卻裝置。著眼于這些特性,多家廠商和研究機(jī)構(gòu)正在積極進(jìn)行研究開發(fā)。日產(chǎn)汽車已經(jīng)和羅姆聯(lián)合開發(fā)出SiC二極管(參閱本站報(bào)道)。
此次,日產(chǎn)汽車除利用SiC外,還采用名為“異質(zhì)結(jié)二極管”的構(gòu)造,提高電力效率的同時(shí),大幅改善了可靠性和耐熱性。這樣,與使用Si二極管時(shí)相比,二極管所占面積減小了70%,逆變器電路能源效率也提高了20%。芯片尺寸為5mm見方。由于能夠進(jìn)一步簡化冷卻裝置,逆變器的體積和重量可減小15~20%。
此次開發(fā)的SiC二極管除配備在燃料電池車上外,還將應(yīng)用到該公司正在開發(fā)的電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力車上。今后,逆變器使用的晶體管也將使用SiC元件,目的是進(jìn)一步縮小逆變器。