SiC是目前相對成熟、應用最廣的寬禁帶半導體材料，基于SiC的功率器件相較Si基器件具有耐高壓、耐高溫、抗輻射、散熱能力佳、導通損耗與開(kāi)關(guān)損耗更低、開(kāi)關(guān)頻率更高、可減小模塊體積等杰出特性，不僅可廣泛用于電動(dòng)汽車(chē)驅動(dòng)系統、列車(chē)牽引設備、充電樁、開(kāi)關(guān)電源、光伏逆變器、伺服電機、高壓直流輸電設備等民用場(chǎng)景，還可顯著(zhù)提升戰斗機、戰艦等軍用系統裝備的性能。

1.新能源汽車(chē)

車(chē)載充電機（OBC）：車(chē)載充電機是指固定在汽車(chē)上，可將地面的交流充電樁輸入的交流電轉換為直流電，直接給動(dòng)力電池充電，充電過(guò)程中宜由車(chē)載充電機提供電池管理系統（BMS）、充電接觸器、儀表盤(pán)、冷卻系統等低壓用電電源。車(chē)載充電機由輸入端口，控制單元，功率單元，低壓輔助單元和輸出端口等部件組成。車(chē)載充電機一般為兩級電路，前級為PFC級，即功率因數校正環(huán)節，實(shí)現電網(wǎng)交流電壓變?yōu)橹绷麟妷?，且保證輸入交流電流與輸入交流電壓同相位，根據實(shí)際設計功率需求的不同，可采用多級Boost電路并聯(lián)進(jìn)行擴容；后級為DC/DC級，實(shí)現PFC級輸出直流電壓變?yōu)樗璩潆婋妷?，?shí)現恒流/恒壓充電功能，并保證交流高壓側與直流高壓側的電氣絕緣。SiC二極管及MOSFET器件則可用于車(chē)載充電機PFC和DC-DC次級整流環(huán)節，推動(dòng)車(chē)載充電機向雙向充放電、集成化、智能化、小型化、輕量化、高效率化等方向發(fā)展。

電機驅動(dòng)器：將碳化硅功率器件作為電機驅動(dòng)器的開(kāi)關(guān)器件可顯著(zhù)降低損耗。其中，SiCBJT構成的驅動(dòng)器損耗降低了53%；當頻率升高時(shí)，損耗還會(huì )進(jìn)一步降低，開(kāi)關(guān)頻率為15kHz時(shí)，SiCBJT驅動(dòng)器的損耗降低了67%。

特拉斯是全球率先采用碳化硅逆變器的車(chē)企，其Model3采用了意法半導體推出的650VSiCMOSFET逆變器，相較ModelX等車(chē)型上采用的IGBT能帶來(lái)5%～8%的逆變器效率提升，對電動(dòng)車(chē)的續航能力有著(zhù)顯著(zhù)提升;之后相繼推出的ModelY以及ModelSPlaid也采用了SiC技術(shù)。此外，比亞迪·漢EV高性能四驅版本也搭載了SiC器件，為國內首款采用SiC技術(shù)的車(chē)型。蔚來(lái)發(fā)布的純電轎車(chē)也搭載采用SiC模塊的第二代電驅平臺。預計未來(lái)將有越來(lái)越多的新能源車(chē)型采用碳化硅器件以全面替代硅基IGBT，為碳化硅器件帶來(lái)巨大的市場(chǎng)需求。

2.直流充電樁

直流充電樁又稱(chēng)快充充電樁，內部包含電源模塊、計費系統、通信及控制系統、讀卡及授權系統等，其中電源模塊是核心部件，占設備總成本的50%，可將電網(wǎng)中的交流電轉換為直流電為汽車(chē)動(dòng)力電池充電。因SiC基晶體管可以實(shí)現比硅基功率器件更高的開(kāi)關(guān)頻繁，因此可以提供高功率密度、超小的體積，將在直流充電樁應用領(lǐng)域加速市場(chǎng)滲透。

3.軌道交通

碳化硅功率器件相較傳統硅基IGBT能夠有效提升開(kāi)關(guān)頻率，降低開(kāi)關(guān)損耗，其高頻化可以進(jìn)一步降低無(wú)源器件的噪聲、溫度、體積與重量，提升裝置應用的機動(dòng)性、靈活性，是新一代牽引逆變器技術(shù)的主流發(fā)展方向。在“碳中和、碳達峰”目標指引下，碳化硅功率器件將加速在軌道交通領(lǐng)域的滲透。目前株洲中車(chē)時(shí)代聯(lián)合深圳地鐵集團基于3300V等級高壓大功率SiC MOSFET的高頻化應用自主開(kāi)發(fā)了地鐵列車(chē)全碳化硅牽引逆變器，在節能方面表現優(yōu)異，經(jīng)裝車(chē)試驗測試，同比傳統硅基IGBT牽引逆變器的傳動(dòng)系統，綜合能耗降低10%以上，牽引電機在中低速段噪聲同比下降5分貝以上，溫升同比降低40℃以上。

4.光伏與風(fēng)電

太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電系統是分別利用光伏電池板和風(fēng)力帶動(dòng)發(fā)電機，直接將太陽(yáng)能或風(fēng)能轉換成電能的發(fā)電系統，都需要以逆變器作為接口連接電網(wǎng)從而實(shí)現發(fā)電。為實(shí)現發(fā)電系統高效、穩定地運行，對逆變器提出了更為嚴苛的要求，需要相關(guān)半導體器件具有較大的擊穿場(chǎng)強、耐高溫、耐高壓并能夠工作在更高的開(kāi)關(guān)頻率下。傳統硅基器件由于材料固有特性限制了其在高溫、高壓、高效率場(chǎng)景的應用。SiC基功率器件是其完美替代者，其中SiCMOSFET是高速低損耗功率開(kāi)關(guān)中最有前景的器件之一。

目前陽(yáng)光電源應用SiC器件的組串逆變器已廣泛應用于全球市場(chǎng)；國家能源集團北京低碳清潔能源研究院自主開(kāi)發(fā)了全球首個(gè)超薄全碳化硅高頻隔離光伏逆變器，與現有光伏逆變器相比具有體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，既降低了系統成本，又提高了系統效率和系統安全性，可以以此構建低成本高效率的光伏建筑一體化電氣系統。

5.智能電網(wǎng)

傳統電網(wǎng)正在向智能電網(wǎng)轉變，智能化電網(wǎng)設備及更優(yōu)良器件的應用是實(shí)現其集智能、靈活、互動(dòng)、兼容、高效等多功能于一體的關(guān)鍵。傳統硅基電力電子變壓器已在小功率電網(wǎng)領(lǐng)域實(shí)現了部分應用，但由于損耗大、體積大等缺陷尚無(wú)法在高壓大功率的輸電領(lǐng)域展開(kāi)應用。比如目前商用硅基IGBT的最大擊穿電壓僅為6．5kV，所有的硅基器件都無(wú)法在200℃以上正常工作，很大程度上降低了功率器件的工作效率。而碳化硅基功率器件能很好地解決這些問(wèn)題，碳化硅功率器件關(guān)斷電壓最高達200kV和工作溫度高達600℃。碳化硅基功率開(kāi)關(guān)由于具有極低的開(kāi)啟態(tài)電阻，并且能應用于高壓、高溫、高頻場(chǎng)合，是硅基器件的理想替代者，另如果使用碳化硅功率模塊，與使用硅功率電源裝置相比，由開(kāi)關(guān)損失引起的功率損耗可降低5倍以上，體積與重量減少40%，將對未來(lái)電網(wǎng)形態(tài)和能源戰略調整產(chǎn)生重大影響。

6.工業(yè)控制

基于SiC的功率半導體器件可在高溫、高壓、高頻、強輻射等極端環(huán)境下工作，性能優(yōu)勢突出，將其應用于電機驅動(dòng)領(lǐng)域，不僅可降低驅動(dòng)器的體積、重量、損耗，提升功率密度，還能有效減少音頻噪聲并提升電機響應性能，這對于我國突破高端伺服電機技術(shù)和實(shí)現高性能伺服電機及驅動(dòng)器國產(chǎn)化具有重要意義。邁信電氣與英飛凌合作開(kāi)發(fā)了基于SiC-MOSFET自然散熱設計的一體化伺服電機系統，其功率板選用6顆30mΩ-SMD封裝的CoolSiC™MOSFET，具有較低的導通損耗、開(kāi)關(guān)損耗、優(yōu)異的開(kāi)關(guān)速度可控性和散熱性能。

7.家電

以空調為代表，為進(jìn)一步減小電抗體積，優(yōu)化整體結構，提高系統效率，變頻空調PFC頻率已由目前主流的40kHZ，向70kHZ、80kHZ甚至更高的頻率設計，這對IGBT和FRD提出了越來(lái)越高的高頻要求。目前已有空調廠(chǎng)家開(kāi)始選用碳化硅二極管，比傳統硅快回復二極管具有更小的正向導通壓降，更高的耐溫及高溫穩定性，PFC效率能提升0.7~1個(gè)百分點(diǎn)，由于碳化硅二極管反向恢復時(shí)間很短，減輕了加在IGBT上的漏電流，可使IGBT溫度降低約2℃～3℃，提升了系統整體性能和可靠性。對于IGBT來(lái)說(shuō)，碳化硅MOS是一個(gè)不錯的選擇；同時(shí)集成碳化硅二極管+IGBT或者碳化硅MOS的模塊也是一個(gè)較優(yōu)選擇。

理論上，只要是PFC或者升壓電路、高壓或高功率電源場(chǎng)景都會(huì )有碳化硅的應用機會(huì )，比如TV（商用顯示器或者特殊功能顯示器）、商用滾筒洗衣機、高端微波爐、高端電飯煲等，及其他大于500W的PFC拓撲結構電路。且功率越大，電壓越高的場(chǎng)合，用碳化硅的優(yōu)勢越明顯，能夠提高系統效率，減小板子尺寸，優(yōu)化系統結構，從而設計出性能更優(yōu)，可靠性更高的產(chǎn)品。

目前瑞能半導體的碳化硅產(chǎn)品已經(jīng)批量供貨給國內主要空調廠(chǎng)商使用；而以美的、格力為代表的家電廠(chǎng)商目前也正在重點(diǎn)布局碳化硅功率器件領(lǐng)域，其中2019年，美的與三安光電進(jìn)行合作共同成立第三代半導體實(shí)驗室，聚焦在GaN、SiC半導體功率器件芯片與IPM（智能功率模塊）的應用電路相關(guān)研發(fā)，并將其導入白色家電；2021年，格力公開(kāi)了“碳化硅肖特基半導體器件”專(zhuān)利，可以在降低正向工作電壓的同時(shí)，提高擊穿電壓，因而能夠降低正向導通損耗，提高工作效率。

8.快充電源

近年來(lái)，隨著(zhù)USBPD快充技術(shù)的普及和氮化鎵技術(shù)的成熟，大功率快充電源市場(chǎng)逐漸興起，碳化硅二極管可助力快充電源實(shí)現更高的效率和更小的體積，逐漸在消費類(lèi)電源市場(chǎng)中嶄露頭角，目前倍思120W快充、MOMAX100W快充，以及REMAX100W快充率先導入了碳化硅技術(shù)。在大功率快充電源產(chǎn)品中，碳化硅二極管主要用于PFC級的升壓整流，其搭配氮化鎵功率器件，可以將PFC級的工作頻率從傳統快充的不足100KHz提升到300KHz，不僅減小升壓電感體積，實(shí)現高功率密度的設計，同時(shí)也讓電源的效率得到了大幅提升。

9.不間斷電源（UPS）

IGBT因同時(shí)具有MOSFET易于驅動(dòng)，控制簡(jiǎn)單，開(kāi)關(guān)頻率高的優(yōu)點(diǎn)，以及功率晶體管導通電壓低，通態(tài)電流大的性能特點(diǎn)，廣泛應用于不間斷電源系統（UPS）。使用IGBT的UPS具有效率高、抗沖擊能力強、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，但有一個(gè)明顯的缺點(diǎn)，即開(kāi)關(guān)的速度越快（以獲得更高的精度），電力損失就越高。而采用碳化硅則可改變這一缺陷，應用在UPS上可實(shí)現更加高效節能。模塊層面上，碳化硅主要有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：更小的芯片尺寸和更低的動(dòng)態(tài)損耗。更低的動(dòng)態(tài)損耗可帶來(lái)輸出功率的顯著(zhù)增加，且無(wú)需額外的冷卻能力，將提供減輕重量和減小體積的機會(huì )。

10.LED照明

碳化硅在大功率LED方面具有非常大的優(yōu)勢，基于碳化硅的LED能夠實(shí)現亮度更高、能耗更低，使用周期更長(cháng)、單位芯片面積更小。碳化硅LED照明設備能將原LED燈使用數量下降1／3，成本下降40～50％，而亮度卻提高兩倍，導熱能力提高10倍以上。如果大規模使用碳化硅LED照明替代白熾燈及熒光燈，對于我國節約用電，減少煤炭的消耗與CO2的排放具有重大意義。