电动汽车的发展离不开动力电子技术的支持，其中，半导体的作用至关重要，它们管理着能量，并确保其以最高效的方式被利用。尤其是由碳化硅（SiC）制成的金属氧化物半导体场效应管（MOSFETs），以其提升电动出行能效的能力而著名。尽管这项技术在某些领域已经广泛应用，但在汽车应用中它仍处于初级阶段。半导体制造商和汽车专家博世对碳化硅的未来持乐观态度。

碳化硅属于宽禁带半导体材料，其相较于传统的硅材料拥有诸多优势。首先，较高的击穿场强使得这些特殊的半导体能够在较低的导通电阻下堵截更高的电压，非常适合高电压范围的应用。其次，碳化硅的改进温度稳定性确保了半导体即使在接近400华氏度的温度下也能保持性能不变。而且，SiC的更高电荷载流子迁移率，相较于传统的基于硅的解决方案，能够实现显著更高的开关频率。这些优势共同促进了整体效率的提升。

在电动汽车中，碳化硅主要用于提升动力电子性能，特别是逆变器、直流/直流转换器和车载充电器。在逆变器中使用SiC能够提高效率，从而增加行驶范围。

碳化硅MOSFETs的开关瞬态高于Si-IGBTs，允许更快的切换速度。通过提高切换速度，总切换损耗可减少约50%。此外，碳化硅技术还能够实现更高的切换频率，高达24 kHz。

这项能力对DC/DC转换器和车载充电器特别有利，通过使系统更加紧凑和轻便以及提高效率，为整车提供显著好处。配备碳化硅半导体的逆变器提高了电驱动的整体效率，降低了电力消耗（千瓦时/百公里），结合其他系统的改进，增加了电动汽车的续航里程，或换言之，允许根据车型和应用优化电池容量以节省成本。

尽管碳化硅芯片具有众多优势，但并非所有电动汽车目前都采用碳化硅芯片。其原因之一是SiC半导体比相应的硅组件更昂贵。碳化硅晶柱的生产需要极高的温度——约3600华氏度，而且在原材料变成芯片之前需要超过300个工序和十多个掩蔽或结构水平。因此，使用碳化硅通常遵循仔细的成本效益分析。

基于碳化硅技术的逆变器因此目前主要用于高性能车型，其中SiC半导体的好处最为明显。博世动力半导体产品管理部门负责人Anne Bedacht解释说：“在使用400伏电池的小型电动车中，逆变器中仍然常用硅基IGBT模块。然而，在基于800伏技术的车辆中，逆变器中碳化硅的优势明显超过了缺点。”

总而言之，高效的电动出行与碳化硅紧密相连：“如果观察过去十到十五年间SiC和电动汽车的进步，其不可否认的发展和持续演变是显而易见的。几年来，碳化硅芯片一直在征服市场，始于最有利可图的应用。随着生产规模的扩大，这些芯片的成本将逐渐降低——使其在更多车辆组件和型号中的使用变得更加划算。”

芯片品牌、型号及适用领域：

英飞凌 IRGP4063D：适用于电动汽车逆变器
Cree Inc. C2M0025120D：适用于电动汽车驱动系统
博世 BSM150GB120DN2：适用高性能汽车逆变器
STMicroelectronics SCTW100N65G2AG：适用于汽车电源转换
日本电气 NE088S06：适用于充电站
罗姆公司 SCS320AJTLL：适用于电动汽车充电器