直流斷路器

電力電子技術應用的發展，促成了柔性輸電系統的誕生，能大幅度提高輸電線路輸送能力和提高電力系統穩定水平，降低輸電損耗。直流斷路器作為柔性直流輸電的關鍵部分之一，其可靠性對整個輸電系統的穩定性有著較大影響。

由于直流斷路器整體電壓高，受限硅器件目前電壓等級，使用傳統硅基器件設計直流斷路器需要多級子單元串聯，在直流斷路器中使用高壓SiC器件可以大大減少串聯子單元數量，是電力行業的重點研究方向。

固態變壓器

隨著分布式發電系統、智能電網技術以及可再生能源的發展，固態變壓器作為其中的關鍵技術受到廣泛關注。固態變壓器(SST)是一種集高頻變壓器、電力電子轉換器和控制電路為一體的新興技術。它的目標是用“智能”解決方案取代傳統的線頻率分布變壓器。SST技術會影響許多領域的發展，比如：智能電網、牽引系統、可再生能源系統(RESs)等等。

由于受電壓、功率等方面的限制，硅基器件在固態變壓器應用中不得不采用串、并聯技術和復雜的電路拓撲來達到實際應用要求，導致裝置的故障率和成本大大增加，制約了固態變壓器在智能電網應用的進一步發展。而SiC突破了硅基功率器件電壓和溫度限制所導致的嚴重系統局限性，將有利于固態變壓器的結構簡化及可靠性提升。

靜止同步補償器

靜止同步補償器 (STATCOM)是一種并聯型無功補償的柔性輸電裝置，它能夠發出或吸收無功功率，并且其輸出可以變化以控制電力系統中的特定參數。

目前STATCOM多采用GTO、IGBT及IGCT等全控型器件作為開關。如IGCT其耐壓可達6.5kV，通斷電流可達4000A。但在輸電系統中，其電壓電流等級仍然偏小，需要依靠多電平拓撲或器件串聯，來提高耐壓能力。未來隨著高壓SiC技術研發成功，STATCOM的結構或將大大簡化。

需要更低缺陷密度的襯底、外延材料。

大功率器件電壓高，電流大，芯片面積非常大，所以對材料要求更高。若芯片面積內出現一個缺陷，整個芯片便失效，沒有成品率而言。因此，高壓器件要求襯底的缺陷密度越低越好。同時，在外延部分要進行外延缺陷的嚴格控制。另外，目前市場上缺乏P+襯底，也限制了高壓大功率n溝道IGBT器件的產業化。

需要新型封裝材料和更低寄生參數及高可靠性的封裝技術。

SiC的終端場強約為Si的3倍，芯片終端尺寸有非常大的差異，傳統的灌封材料硅凝膠等材料無法滿足SiC封裝要求，需要有開發新的高絕緣灌封材料。另一方面，SiC頻率要求較高，封裝寄生參數（電感、電容、電阻）應盡可能低并保持一致；且SiC模塊尺寸小，芯片熱應力集中，需要更為先進的散熱工藝。

超高壓器件形式仍不明確。

對于10kV以上超高壓領域，目前業界一種方案是采用IGBT、GTO等具有明顯理論優勢的雙極器件，但因其多層材料外延生長難度大，載流子壽命過低，難以充分發揮雙極效應。另一種方案則是采用超結或者半超結的MOSFET進行相應導通電阻優化。從現階段來看，具體采用何種方案仍需要進一步研究驗證。

結語