决定逆变器效率的主要因素之一是所使用的半导体器件(IGBT / MOSFET)。这些器件表现出两种主要类型的损耗:导通损耗和开关损耗。导通损耗与开通状态下的导通电阻 (RDS(ON)) 成 正比,计算方法为漏极电流 (ID) 与漏源电压 (VDS) 的乘积。将 SiC MOSFET 的 VDS 特性与类似 Si IGBT 的特性进行比较,可以观察到,对于给定电 流,SiC 器件的 VDS 通常较低。还值得注意的是,与 IGBT 不同,SiC MOSFET 中的 VDS 与 ID成正比,这意味着它在低电流下的导通损耗会显著降低。这在高功率应用(例如汽车和太阳能)中非常重要,因为它意味着在这些应用中,逆变器在其工作生命周期的大部分时间处于小功率工 况,效率会有显著提高,损耗更低。
驱动损耗与开关器件所需的栅极电荷 (Qg) 成正比。这是每个开关周期都需要的,使其与开关频率成正比,并且 Si MOSFET 比 SiC 器件更大。设计人员热衷于提高开关频率以减小磁性元件的尺寸、重量和成本,这意味着使用 SiC 器件会带来显著优势。基于 SiC 的开关器件使设计人员能够让系统在更高的温度和频率下以更低的损耗运行,这是应对这些挑战的关键。此外,这些电气性能优势意味着无源器件的热管理要求和元件值的显著降低,从而进一步降低成本和尺寸/重量。因此,SiC 方案能够以更小的尺寸和更低的成本实现更高的性能水平。