中国粉体网讯 目前，我国碳化硅行业面临着低端领域产能过剩，出现了同质化生产、低价竞争、环保污染等诸多问题，而在高端市场领域，如智能电网、新能源汽车、军用电子系统等尚处于发展初期，从世界范围看，高端碳化硅市场正逐步形成，对我国相关企业实现转型和产业升级是一次良好的机遇。
1、碳化硅高端应用概况
碳化硅因其在高温、高压、高频等条件下的优异性能表现，成为当前最受关注的半导体材料之一，在交流-直流转换器等电源转换装置中得到大量应用。
碳化硅具备高功率转换、低功耗等特性，所以它特别适合深井钻探、太阳能逆变器（实现直流与交流的转换）、风能逆变器、电动汽车与混合动力汽车、工业驱动以及轻轨牵引等需要大功率电源转换的应用。
SiC半导体潜在应用领域较为广泛，对新能源汽车、轨道交通、智能电网和电压转换等领域都具有潜在的应用前景。随着下游行业对半导体功率器件轻量化、高转换效率、低发热特性需求的持续增加，SiC在功率器件中取代Si成为行业发展的必然。
2、碳化硅在电动汽车领域的应用
碳化硅作为未来电动汽车充电模块和电动模块相关重要核心的先进电子材料，能实现绿色出行的能源供应、低碳、智能、可持续发展，最终有可能抢占未来产业发展制高点。
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碳化硅器件对充电模块性能提升主要体现在三方面：（1）提高频率，简化供电网络；（2）降低损耗，减少温升。（3）缩小体积，提升效率。
碳化硅器件能提高纯电动汽车或混合动力汽车功率转化性能。电动汽车的电动模块中电动机是有源负载，其转速范围很宽，且在行驶过程中需要频繁地加速和减速，工作条件比一般的调速系统复杂，采用碳化硅功率器件可有效提高其驱动系统，获得更高的击穿电压、更低的开启电阻、更大的热导率以及能在更高温度下稳定工作，原来几公斤的散热片可大幅减少甚至直接删去，将引起电动汽车设计方面革命性的变化，能降低电动汽车或混合动力汽车功率转化能耗损失20%，对大幅提高电动汽车续航里程具有重要意义。
3、碳化硅在新型输电系统中的应用
目前商用硅基绝缘栅双极晶体管（IGBT）的最大击穿电压为6.5 kV，所有的硅基器件都无法在200℃以上正常工作，很大程度上降低了功率器件的工作效率。而第三代基于宽禁带半导体材料的功率器件能很好地解决这些问题，碳化硅功率器件关断电压最高达200 kV和高达600℃的工作温度。
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碳化硅基IGBT被认为是最具有高压应用潜力的功率器件，其击穿电压超过10kV的产品也已经有报道，不久预计能够将击穿电压提高到20～30 kV，碳化硅基器件在更高电压和更高温度场合的应用前景十分广阔。
基于碳化硅电力电子技术将会有更高的输电电压、输送容量，满足全球能源互联网的超高电压、超长距离输电重大需求。
4、碳化硅材料在太阳能等领域的应用
碳化硅功率器件针对太阳能逆变器、不间断电源设备以及风能电机驱动器等大功率模组件的应用进行设计，以更小尺寸、更低物料成本以及更高的效率。新标准太阳能硅基逆变器典型的转换效率接近96%，而采用碳化硅基逆变器的平均效率能提高到97.5%，相当于减少25%的逆变器损耗，碳化硅基逆变器在风力发电领域可提高转换效率20%。
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5、碳化硅材料在LED照明领域的应用
LED光电器件的核心材料碳化硅和氮化镓等第三代半导体材料技术及应用正在成为全球半导体产业新的战略高地。碳化硅LED照明设备能将原LED灯使用数量下降1/3，成本下降40～50%，而亮度却提高两倍，导热能力提高10倍以上。
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LED照明是未来光照领域的发展方向，日常生活中人们可见到的各类信号灯、车内照明、信息屏、彩色显示设备，白光照明现在都利用碳化硅LED半导体照明，能够实现更高的电光转换效率，达到大幅降低成本和减少污染的目的。
6、碳化硅材料在新型反应堆燃料棒上的应用
目前，碳化硅作为第四代核反应堆—高温气冷堆的燃料棒包壳或基体材料的新型燃料元件的概念设计和制备成了核燃料元件领域一个新的热点。除了燃料元件外，碳化硅材料在反应堆结构材料，堆内管道内衬等方面也有着广阔的应用前景。可以预见，随着核安全性要求的不断提高，碳化硅材料在核能领域将获得更加广泛的应用，发挥更加重要的作用。
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7、碳化硅材料应用优势
据中国粉体网小编的了解，中国电子科技集团公司第四十五研究所的研究人员对SiC材料在应用领域的优势统计如下：
8、小结
鉴于碳化硅材料各方面的优良特性，其有望成为最重要的第三代半导体材料，未来或会全面取代目前广泛应用的硅半导体材料，其应用领域更广，潜在市场更大，关系到国家经济的长远发展和战略安全。随着我国新能源汽车的推广和电网的升级改造，碳化硅材料将在电动汽车充电桩、提高电动汽车能源效率、智能电网建设、计算机领域等诸多方面得到大规模应用。
参考资料：
赵敏等，碳化硅在能源领域的应用及展望，同济大学环境科学与工程学院
王家鹏等，碳化硅材料研究现状与应用展望，中国电子科技集团公司第四十五研究所
贺东葛等，碳化硅半导体材料应用及发展前景，中国电子科技集团公司第四十五研究所
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