高压模块多芯片并联封装对芯片提出了电压高、电流大、一致性好的更高要求。碳化硅功率器件攻关团队基于自主研制的低缺陷厚外延材料，提出了低表面电场强度的高压芯片终端结构，攻克了高质量栅氧、短沟道自对准技术等关键工艺，破解了设计和工艺兼容性差、导通电阻大、碎片率高等难题，在国内首次掌握了6英寸碳化硅芯片全流程工艺。团队于国内首次批量研制了具有高耐压、高通流能力的6.5千伏/25安碳化硅芯片。该芯片通过了高温栅偏、高温反偏等系列可靠性测试，芯片技术指标达到国际产品同等水平，部分关键指标优于国际同型器件。

高压大容量碳化硅器件封装则面临着并联封装的电磁热均衡难、高电场强度下的绝缘配合难、碳化硅封装的工艺尚处于空白状态的挑战。攻关团队攻克了高压绝缘设计、高导热性焊接、高可靠性绝缘灌封等核心技术，突破了高压、低寄生参数封装的技术瓶颈，创新提出了基于转移曲线距离系数的芯片聚类分组方法，解决了大电流封装面临的多芯片并联均流难题，研制了国际上同电压等级中电流最大的6.5千伏/400安碳化硅MOSFET模块。

发挥碳化硅器件优势，实现电力电子装备性能升级

利用碳化硅器件高电压、大电流、高速开断等特性，能制造高功率密度、高效率的电力电子装备。碳化硅电力电子变压器能实现交直流等不同形式电能的灵活接入，提高新能源电量消纳水平。使用碳化硅器件，电力电子变压器能更加紧凑高效。

国网智研院电力电子所装备室主任徐云飞介绍，碳化硅电力电子变压器中的两个核心装备是驱动器和高频变压器。其中，驱动器是让碳化硅器件可靠工作的控制器，是控制保护的“大脑”和功率器件的接口，也是强弱电连接的桥梁；高频变压器是起到隔离和变压作用的关键设备，是实现高频化和紧凑化的关键所在。

目前，高压6.5千伏碳化硅器件并没有可用的商业化驱动器。碳化硅功率器件攻关团队深入研究器件开关过程，提出栅源电压阶梯驱动控制技术，解决了高速开关过程中的过电压及振荡问题，降低器件开关过程损耗6%～10%；研制出适用于1.2千伏～6.5千伏碳化硅器件的模拟-功率混合型驱动保护芯片，有效提升了驱动保护器集成度与电磁兼容性能。此外，攻关团队还研制了10千赫兹/10千伏/243千伏安的全环氧固封干式高频变压器，效率为99.63%，达到国际领先水平；研制出世界首台35千伏/5兆瓦碳化硅电力电子变压器，采用三相一体式结构，相比同等电压和容量的变压器，体积进一步缩小。

建设碳化硅柔性变电站，助力雄安零碳交通发展

6月28日，在雄安新区容易线公路上，一辆辆电动重型卡车将砂石骨料运往施工现场，用于城市建设。南水北调雄安调蓄库是服务雄安新区的重大水利工程，调蓄库开挖山体产生的弃渣经加工转化为建筑骨料，并运输至施工现场使用。如果全部使用柴油重卡运输，会造成巨大环境污染。为落实“双碳”目标，基于雄安新区建设需求和零碳交通发展需要，国网河北电力在建材运输通道智慧驿站内建设了35千伏碳化硅柔性变电站科技示范工程，为电动重卡换电站提供清洁、高效、可靠的直流电能，国网智研院研制的碳化硅器件和核心装备也从实验室走向了生产一线。