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電牽引技術(shù)的不斷發(fā)展要求電力電子器件具有更高的功率密度、更高的工作溫度、更小的功率損耗、更快的開關(guān)速度。以硅（Silicon-Si）材料為基礎(chǔ)的電力電子器件因大功率場效應(yīng)晶體管（功率MOSFET）和絕緣柵雙極晶體管（IGBT）等新型電力電子器件的應(yīng)用而日趨成熟。隨著器件結(jié)構(gòu)設(shè)計及制造工藝的完善，當前器件的性能已經(jīng)接近Si材料的理論極限。目前，以碳化硅（SiC）為代表的第三代寬禁帶半導(dǎo)體電力電子器件已經(jīng)實現(xiàn)商品化，在牽引領(lǐng)域表現(xiàn)出巨大的潛力。

SiC材料較大的禁帶寬度（3.26eV）使其相比于Si材料（1.12eV）具有很大的優(yōu)勢：本征載流子濃度低20個數(shù)量級，臨界擊穿電場高10倍，熱導(dǎo)率高3倍，電子飽和漂移速率高1倍等。這些特性使得SiC電力電子器件在高溫、高頻及阻斷電壓等方面突破Si材料的極限。

目前，SiC電力電子器件已經(jīng)在600V-1700V中低壓領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，Cree、Rohm、Infineon等公司可批量供應(yīng)最大電流50A的SiC SBD及MOSFET產(chǎn)品，其應(yīng)用已顯著提高系統(tǒng)工作頻率及整機效率。高壓SiC器件早在2003年已有報道，然而受晶體質(zhì)量及相關(guān)工藝限制，其產(chǎn)業(yè)正在發(fā)展中。機車牽引、高壓直流輸變電等領(lǐng)域目前正小批量試用高壓SiC器件，系統(tǒng)性能提升明顯。

我國高鐵建設(shè)目前已擁有世界領(lǐng)先水平，但牽引用SiC電力電子器件及應(yīng)用尚處于初期階段。2013年開始，中國中車永濟電機及株洲時代電氣開始進行SiC器件封裝及應(yīng)用研究，希望通過應(yīng)用推動整個SiC電力電子產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，追趕國外先進技術(shù)的腳步。

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