绝缘栅双极型晶体管(insulatedgatebipolartransistor，IGBT)作为电动汽车动力总成系统的核心器件，直接决定了电动汽车的安全性和可靠性。芯片结构是决定IGBT芯片性能的关键因素。因此，芯片本体的优化设计是提高电动汽车牵引逆变器功率密度、运行效率和工况适应性的基础。

截至年底，全国新能源汽车保有量达到万辆，相比年增长46.05%，其中纯电动汽车保有量达万辆，占比80%以上。随着电动汽车市场份额的不断扩大，车辆电动化会在交通方式的演变过程中起主导作用。

同时，我国对电动汽车行业持续出台政策扶持，以及汽车产业在电动汽车业务上的扩大投入都表明：车辆电动化趋势在未来很长一段时间内将保持强劲的增长态势。

牵引逆变器是电动汽车动力总成系统的核心能源转换单元，将动力电池输出的直流电逆变为三相交流电驱动电机，同时在车辆制动时实现能量回馈。车辆的频繁启停导致逆变器中的功率半导体器件需要承受大幅温度波动或机械振动带来的应力冲击。

为保障电动汽车的安全可靠运行，逆变器须在能够应对高功率、大电流等极限工况和电磁兼容性挑战的同时，还需兼顾使用寿命、可靠性及成本要求。

复杂、多变的运行工况(例如路面不平、坡道以及高温、高湿等环境)以及大众消费特点要求电动汽车需具备动力强、效率高和安全可靠等3种属性。

牵引逆变器的功率密度直接决定了电动汽车的动力输出能力，由于牵引逆变器体积和母线电压等级的限制，当前实现高功率密度均着眼于逆变器中功率半导体器件电流密度的提高。

1.电动汽车续航能力的提升一方面需通过功率半导体器件的低功率损耗优化技术来提高牵引逆变器的能量转换效率；另一方面，通过提高动力电池的电压等级实现充电效率的提升，这对功率半导体器件耐压等级提出了更高要求；同时，高温漏电流会使芯片热可靠性急剧下降，甚至导致功率半导体器件损坏，引发逆变器二次烧毁；

2.而保障高温工况下牵引逆变器的安全可靠性运行，一方面要求功率半导体模块封装具有良好的散热能力；另一方面，要求通过功率半导体体结构优化技术，提高其耐高温能力。

3.最后，电动汽车直接关系人身安全，牵引逆变器的安全、可靠运行离不开传感器对其运行状态的精准监控以及辅助电路的保护作用，将传感器或驱动/缓冲电路集成在功率半导体器件上或功率模块内部，有利于进一步提高牵引逆变器的功率密度。目前，可用于车规级功率模块的功率半导体器件，包括碳化硅基功率金属氧化物半导体场效应晶体管(metaloxidesemiconductorfieldeffecttransistor，MOSFET)和硅基IGBT。

虽然碳化硅(siliconcarbide，SiC)器件具有大功率、耐高温、损耗低及开关速度快等优势；但其成本高，动态特性对封装杂感参数敏感，缺少长期运行可靠性评估，并且微管缺陷(micropipedefect，MPD)、Bazel平面缺陷(Bazelplanedefect，BPD)等主要材料问题和栅极氧化层的工艺可靠性有待解决。同时，由于当前工艺限制，单个碳化硅芯片面积小，载流能力远低于硅基IGBT芯片，因此需更多芯片并联使用，而实现多个芯片间的均流以及低热耦合是碳化硅逆变器设计中亟需解决的问题。

此外，传统的封装形式杂散电感大，封装材料耐温低，限制了碳化硅器件发挥其开关速度快和耐温高的优势。以上因素均在一定程度上制约了碳化硅器件在电动汽车领域的广泛应用。

目前，市面上特斯拉的部分车型中已使用碳化硅器件，减轻了整车重量，且增加了续航里程。因此，可以预见，碳化硅器件今后将会和硅基器件长期并存互补，共同成为电动汽车领域的主流选择，推动牵引逆变器向高功率密度、高效率等方向前进。