产品 | 极端高温催生技术革命：SiC器件为空调注入极端工况“免疫力”

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今年夏季，全国范围内的极端高温（多地突破40℃）不仅点燃了空调消费热潮，更引发了一波前所未有的“罢工”危机。京东数据显示，7月以来空调维修订单同比暴涨10倍，北京、重庆等高温地区维修需求甚至激增300%，平均等待时长超48小时。

这场“维修潮”暴露出传统空调压缩机在极端工况下的可靠性短板——硅基IGBT器件损耗高、耐高温性不足，导致压缩机频繁过载停机。在此背景下，碳化硅（SiC）功率器件凭借高效、耐高温的特性，正成为空调压缩机技术升级的核心突破口。

作为第三代半导体材料的典型代表，碳化硅（SiC）以其宽禁带（3.26eV）与高导热率（4.9W/cm·K）的物理特性，完美适配高温环境下的压缩机运行需求。其技术优势主要体现在以下三方面：

高效节能，降低系统负荷

• SiC器件可将空调系统效率提升1.5%-3%。以11kW压缩机系统为例，采用SiC技术后总损耗降低50%以上，制冷速度提升20%，显著缓解了极端高温下的设备运行压力。

高频化设计，缩小系统体积

• SiC器件支持更高的开关频率，可大幅减少电感、电容等无源元件的体积，使控制器功率密度提升30%，为空调设备的小型化设计提供了可能。

高温可靠性，适配极端工况

• SiC器件的结温上限达175℃，在高温漏电流抑制和静态损耗控制方面较硅基器件具有显著优势。在40℃以上的极端环境中，其故障率较传统硅基方案降低60%，显著提升了压缩机的稳定性。

为充分发挥SiC器件的性能优势，电路拓扑设计需从传统硅基方案向高效集成方向升级，主要包括以下四种技术路径：

典型硅基PFC升级方案

• 通过替换硅基IGBT为SiC MOSFET，优化功率因数校正（PFC）电路，可降低开关损耗，提升系统效率。

半无桥PFC拓扑

• 简化桥式电路结构并减少开关器件数量，结合SiC高频特性降低导通损耗，适用于中大功率压缩机系统。

全无桥PFC拓扑

• 完全取消桥式电路中的二极管，实现全SiC器件的高效开关，显著提升功率密度，适配小型化、高集成度的控制器设计。

逆变器级的全碳化硅解决方案

• 将SiC器件用于逆变器功率级，实现压缩机驱动全频段高效运行，保障极端工况下的可靠性。

结语

通过材料创新与电路拓扑的协同优化，SiC器件正推动空调压缩机从“被动适应”向“主动突破”极端环境的技术转型，为高温气候下的制冷设备可靠性提供了全新解决方案。