截至 2019 年底，全國(guó)新能源汽車保有量達(dá)到381萬(wàn)輛，相比 2018 年增長(zhǎng) 46.05%，其中純電動(dòng)汽車保有量達(dá) 310 萬(wàn)輛，占比 80%以上。隨著電動(dòng)汽車市場(chǎng)份額的不斷擴(kuò)大，車輛電動(dòng)化會(huì)在交通方式的演變過(guò)程中起主導(dǎo)作用。

同時(shí)，我國(guó)對(duì)電動(dòng)汽車行業(yè)持續(xù)出臺(tái)政策扶持，以及汽車產(chǎn)業(yè)在電動(dòng)汽車業(yè)務(wù)上的擴(kuò)大投入都表明：車輛電動(dòng)化趨勢(shì)在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)將保持強(qiáng)勁的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。

牽引逆變器是電動(dòng)汽車動(dòng)力總成系統(tǒng)的核心能源轉(zhuǎn)換單元，將動(dòng)力電池輸出的直流電逆變?yōu)槿嘟涣麟婒?qū)動(dòng)電機(jī)，同時(shí)在車輛制動(dòng)時(shí)實(shí)現(xiàn)能量回饋。車輛的頻繁啟停導(dǎo)致逆變器中的功率半導(dǎo)體器件需要承受大幅溫度波動(dòng)或機(jī)械振動(dòng)帶來(lái)的應(yīng)力沖擊。

為保障電動(dòng)汽車的安全可靠運(yùn)行，逆變器須在能夠應(yīng)對(duì)高功率、大電流等極限工況和電磁兼容性挑戰(zhàn)的同時(shí)，還需兼顧使用壽命、可靠性及成本要求。

復(fù)雜、多變的運(yùn)行工況(例如路面不平、坡道以及高溫、高濕等環(huán)境)以及大眾消費(fèi)特點(diǎn)要求電動(dòng)汽車需具備動(dòng)力強(qiáng)、效率高和安全可靠等3 種屬性。

牽引逆變器的功率密度直接決定了電動(dòng)汽車的動(dòng)力輸出能力，由于牽引逆變器體積和母線電壓等級(jí)的限制，當(dāng)前實(shí)現(xiàn)高功率密度均著眼于逆變器中功率半導(dǎo)體器件電流密度的提高。

1. 電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航能力的提升一方面需通過(guò)功率半導(dǎo)體器件的低功率損耗優(yōu)化技術(shù)來(lái)提高牽引逆變器的能量轉(zhuǎn)換效率；另一方面，通過(guò)提高動(dòng)力電池的電壓等級(jí)實(shí)現(xiàn)充電效率的提升，這對(duì)功率半導(dǎo)體器件耐壓等級(jí)提出了更高要求；同時(shí)，高溫漏電流會(huì)使芯片熱可靠性急劇下降，甚至導(dǎo)致功率半導(dǎo)體器件損壞，引發(fā)逆變器二次燒毀；

2. 而保障高溫工況下?tīng)恳孀兤鞯陌踩煽啃赃\(yùn)行，一方面要求功率半導(dǎo)體模塊封裝具有良好的散熱能力；另一方面，要求通過(guò)功率半導(dǎo)體體結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)，提高其耐高溫能力。

3. 最后，電動(dòng)汽車直接關(guān)系人身安全，牽引逆變器的安全、可靠運(yùn)行離不開(kāi)傳感器對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)的精準(zhǔn)監(jiān)控以及輔助電路的保護(hù)作用，將傳感器或驅(qū)動(dòng)/緩沖電路集成在功率半導(dǎo)體器件上或功率模塊內(nèi)部，有利于進(jìn)一步提高牽引逆變器的功率密度。目前，可用于車規(guī)級(jí)功率模塊的功率半導(dǎo)體器件，包括碳化硅基功率金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (metal oxide semiconductor field effect transistor，MOSFET)和硅基 IGBT。

雖然碳化硅(silicon carbide，SiC)器件具有大功率、耐高溫、損耗低及開(kāi)關(guān)速度快等優(yōu)勢(shì)；但其成本高，動(dòng)態(tài)特性對(duì)封裝雜感參數(shù)敏感，缺少長(zhǎng)期運(yùn)行可靠性評(píng)估，并且微管缺陷(micropipe defect，MPD)、Bazel 平面缺陷(Bazel plane defect，BPD)等主要材料問(wèn)題和柵極氧化層的工藝可靠性有待解決。同時(shí)，由于當(dāng)前工藝限制，單個(gè)碳化硅芯片面積小，載流能力遠(yuǎn)低于硅基 IGBT 芯片，因此需更多芯片并聯(lián)使用，而實(shí)現(xiàn)多個(gè)芯片間的均流以及低熱耦合是碳化硅逆變器設(shè)計(jì)中亟需解決的問(wèn)題。

此外，傳統(tǒng)的封裝形式雜散電感大，封裝材料耐溫低，限制了碳化硅器件發(fā)揮其開(kāi)關(guān)速度快和耐溫高的優(yōu)勢(shì)。以上因素均在一定程度上制約了碳化硅器件在電動(dòng)汽車領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

目前，市面上特斯拉的部分車型中已使用碳化硅器件，減輕了整車重量，且增加了續(xù)航里程。因此，可以預(yù)見(jiàn)，碳化硅器件今后將會(huì)和硅基器件長(zhǎng)期并存互補(bǔ)，共同成為電動(dòng)汽車領(lǐng)域的主流選擇，推動(dòng)牽引逆變器向高功率密度、高效率等方向前進(jìn)。