MOSFET在新能源车中的应用大揭秘！

MOSFET在新能源车中的应用大揭秘！

引用

CSDN

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来源

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https://www.bilibili.com/read/mobile?id=39686255

随着新能源汽车市场的快速发展，MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）作为关键功率器件，在汽车电子系统中的应用变得越来越重要。从电动车窗到电源模块和功率驱动，MOSFET以其卓越的开关特性和高效能耗管理能力，成为现代汽车不可或缺的核心元件。特别是在新能源汽车领域，MOSFET不仅用于DC-DC转换器和车载充电器（OBC），还广泛应用于电机控制和其他关键部件，极大地提升了车辆性能和安全性。

MOSFET是一种电压控制型器件，主要由源极（Source）、漏极（Drain）和栅极（Gate）三个电极组成。其工作原理基于电场效应：通过在栅极施加电压，可以在衬底中形成一个导电通道，从而控制源极和漏极之间的电流流动。MOSFET具有高输入阻抗、低功耗和快速开关等优点，特别适合用于高频、高效率的功率转换应用。

新能源汽车的电气系统架构正在从传统的分布式架构向域控制/中央集中架构演进。整车控制、智能驾驶、智能座舱和智能网联四大功能域对功率器件提出了更高的要求：

1. 高效率：新能源汽车需要高效的电能转换和利用，以延长续航里程。
2. 高可靠性：汽车级应用要求功率器件在恶劣环境下保持稳定工作。
3. 小型化：为了节省空间和减轻重量，功率器件需要具有更小的体积和更高的功率密度。
4. 耐高温：电动汽车的动力系统工作温度较高，需要功率器件具有良好的耐热性能。

MOSFET在新能源汽车中主要应用于以下几个关键系统：

1. 电机驱动系统

电机驱动系统是新能源汽车的核心部件之一，负责将电能转换为机械能。MOSFET作为功率开关器件，可以承担电机驱动中的电源开关和电流控制功能，保证电机的高效稳定运行。由于MOSFET的高温稳定性、高频开关性能和低导通电阻等优点，可以提高电机的转换效率和动力输出。

2. 车载充电器（OBC）和DC/DC变换器

车载充电器负责将外部交流电转换为直流电，为电池充电。DC/DC变换器则用于调节电池电压，为车辆的低压系统供电。MOSFET在这些系统中扮演重要角色，控制电源开关和电流控制，实现高效的电能转换和储存。

3. 电池管理系统（BMS）

MOSFET在电池管理中可以起到保护作用，保证电池的安全和稳定，防止电池过充、过放、过流和短路等问题。

近年来，碳化硅（SiC）材料在功率器件领域的应用取得了重大突破。相比传统的硅基MOSFET，碳化硅MOSFET具有以下显著优势：

• 耐高压：碳化硅材料的击穿场强是硅材料的10倍，可以实现更高的工作电压。
• 耐高温：碳化硅器件可以在更高的温度下稳定工作，最高结温可达200℃以上。
• 低损耗：相同规格下，碳化硅MOSFET的导通电阻更低，总能量损耗可降低70%。
• 高功率密度：尺寸可大幅减小至原来的1/10，有助于实现系统的小型化和轻量化。

国内企业在碳化硅MOSFET领域取得了重要进展。例如，国基南方和55所已经建立了国内第一条6英寸碳化硅功率产品生产线，实现了650V-1200V碳化硅MOSFET的批量化生产。目前，这些产品已累计上车超过200万辆，有力支持了我国新能源汽车产业的发展。

随着新能源汽车技术的不断发展，对功率器件的需求也将持续增长。碳化硅MOSFET凭借其优异的性能，将在未来的汽车电子系统中扮演更加重要的角色。同时，国内企业正在积极布局更高电压等级的产品，如750V和1200V的碳化硅功率芯片，这将进一步推动我国在该领域的技术进步和产业化发展。

总之，MOSFET作为新能源汽车的关键功率器件，其技术发展和应用前景十分广阔。特别是在碳化硅材料的应用推动下，MOSFET的性能得到了显著提升，为新能源汽车产业的发展提供了有力支持。随着技术的不断进步，我们有理由相信，MOSFET将在未来的汽车电子系统中发挥更加重要的作用。