SiC开关——高压高频世界中的低薪者

欧洲足球赛事 注：碳化硅（SiC）基高压高频电源开关的高昂制造成本严重阻碍它的大规模应用。来自于北卡罗莱纳州立大学的科学家率先发明了经济可行的FREEDM Super-Cascode电源开关，为SiC基电源开关打开了新篇章。

来自于北卡罗来纳州立大学的研究人员研发了一种高压高频的碳化硅（SiC）电源开关，其成本远低于同级别的SiC开关。这些发现可以在电力工业得以早期应用，特别是诸如中压变频器，固态变压器，高压变速器和断路器等电力变换器。

SiC等宽带隙半导体在中高压电力器件中拥有巨大的潜力，因为它们能在高压下更有效地运作。然而目前高昂的成本严重阻碍了它们取代现有盛行的行业标准——硅基绝缘栅双极晶体管（IGBT），其通常工作良好，只是在开关时会产生大的能耗。

新型SiC开关的成本约为传统高压SiC开关的一半，北卡州立FREEDM系统中心的研究人员Alex Huang和Xiaoqing Song说到。FREEDM工程研究中心由美国国家科学基金会资助。 除了较低的成本，这种大功率开关还保持了SiC器件的高效率和高转换速度的特性。 换句话说，它在开或关时不会损失大量能量。

这种称为FREEDM Super-Cascode的电源开关由12个更小的SiC电力器件串联而成，以达到15千伏（kV）和40安培（A）的额定功率。 它只需要一个门控信号来打开和关闭，使其易于实现且比基于IGBT的串联方案更为简单。由于其良好的散热，这种电源开关还能在较宽范围的温度和频率下操作。这也是考量电力器件的一个关键因素。

“迄今为止，还没有高于1.7 kV电压的商业化的高压SiC器件”，身为能源发展方面的杰出教授和FREEDM系统中心的创始总监Alex Huang说道。FREEDM Super-Cascode为击穿电压从2.4 kV直到15 kV的电源开关的大量开发铺平了道路。

FREEDM Super-Cascode开关由Alex Huang指导的Xiaoqing Song博士生在2016年9月18日至22日在密尔沃基举行的IEEE能源转换大会暨展览会（ECCE 2016）上展出。

原文链接：New cost-effective silicon carbide high voltage switch created

本文由编辑部刘万春提供素材，史文武编译，牛蕾审核，点我加入材料人编辑部。