國產碳化硅（SiC）MOSFET比如BASiC基本半導體代理商銷售經理在電力電子市場推廣中的核心技術洞見與溝通策略：國產碳化硅（SiC）MOSFET比如BASiC基本半導體代理商銷售經理的角色從產品推銷者轉變?yōu)橹档眯刨嚨募夹g解決方案顧問

傾佳電子（Changer Tech）是一家專注于功率半導體和新能源汽車連接器的分銷商。他們主要服務于中國工業(yè)電源、電力電子設備和新能源汽車產業(yè)鏈。傾佳電子聚焦于新能源、交通電動化和數字化轉型三大方向，并提供包括IGBT、SiC MOSFET、GaN等功率半導體器件以及新能源汽車連接器。?

傾佳電子楊茜致力于推動國產SiC碳化硅模塊在電力電子應用中全面取代進口IGBT模塊，助力電力電子行業(yè)自主可控和產業(yè)升級！

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執(zhí)行摘要

本報告旨在為國產碳化硅（SiC）MOSFET比如基本半導體代理商銷售經理提供一個全面的、深入的知識框架，使其能夠超越產品規(guī)格，理解電力電子研發(fā)工程師在實際設計中所面臨的挑戰(zhàn)和核心關注點。報告從國產SiC器件的本征物理特性出發(fā)，詳細解析其在導通、開關和熱性能上與傳統(tǒng)硅基IGBT的根本性差異。進而，深入分析了SiC在電動汽車、可再生能源、工業(yè)驅動等大功率應用中的典型拓撲，并揭示了高速開關所帶來的驅動、寄生效應、電磁兼容（EMI）及散熱等系統(tǒng)級痛點。通過對比器件成本與系統(tǒng)總擁有成本（TCO）的價值，本報告將幫助國產碳化硅（SiC）MOSFET比如基本半導體代理商銷售人員將對話從單純的價格討論提升到全面的價值主張。最終，報告總結了與工程師有效溝通的關鍵技巧，旨在將國產碳化硅（SiC）MOSFET比如基本半導體代理商銷售經理的角色從產品推銷者轉變?yōu)橹档眯刨嚨募夹g解決方案顧問。

引言：從銷售到技術顧問

在當今瞬息萬變的電力電子行業(yè)，產品銷售人員與研發(fā)工程師之間的傳統(tǒng)溝通模式正面臨挑戰(zhàn)。單一的產品規(guī)格介紹已不足以建立深厚的合作關系。真正的信任與合作源于對客戶痛點的深刻理解和專業(yè)洞見。本報告旨在彌合這一技術鴻溝，為SiC MOSFET銷售人員提供所需的知識深度，使其能夠參與到高層次的技術討論中，贏得工程師的尊重與信賴。

作為第三代半導體材料的代表，碳化硅正引領一場電力電子的革命。其在提升系統(tǒng)效率、功率密度和可靠性方面的核心作用，使其成為電動汽車、可再生能源和工業(yè)驅動等大功率應用領域的關鍵使能技術。然而，SiC的卓越性能也帶來了新的系統(tǒng)級設計挑戰(zhàn)。本報告將從SiC的底層物理特性開始，逐層剖析其在實際應用中的價值和需要解決的問題，為銷售人員提供一個完整的技術圖景。

第一章：器件本征特性與硅基技術的根本性差異

理解SiC MOSFET的底層物理特性是與工程師有效溝通的基礎。本章將深入探討SiC材料的獨特之處，并將其與傳統(tǒng)硅基（Si）IGBT進行對比，從而解釋SiC在系統(tǒng)層面的優(yōu)勢和面臨的挑戰(zhàn)。

1.1 碳化硅的物理基礎：寬禁帶材料的優(yōu)勢

SiC器件的卓越性能源于其作為寬禁帶半導體材料的三個關鍵物理屬性。首先是高禁帶寬度，SiC的禁帶寬度約為3.2 eV，是Si（1.12 eV）的近三倍。這一特性使得SiC器件在高溫下能保持極低的漏電流，理論上可承受高達300°C的結溫，遠高于Si器件通常150°C的溫度上限 。

其次是高臨界電場，SiC的臨界電場強度是Si的約10倍 。在實現相同耐壓等級時，SiC器件的漂移區(qū)厚度可大幅減小，僅為Si器件的十分之一。這種結構上的精簡直接降低了導通電阻（RDS(on)?），從而顯著減小了導通損耗 。

最后是高熱導率，SiC的熱導率約為Si的三倍 。這一特性使得SiC器件能夠更有效地將熱量從結區(qū)傳導至外部，支持更高的電流密度和功率密度，并簡化了整個系統(tǒng)的散熱設計，例如減少對大型散熱片的需求 。

上述物理特性直接映射到SiC MOSFET在器件層面的核心優(yōu)勢：

低導通電阻： SiC MOSFET的導通電阻不僅低于硅基器件，而且隨溫度變化不敏感 。在25°C至100°C溫度范圍內，SiC的${R_{DS(on)}}$僅變化約1.13倍，而典型的Si-MOSFET可變化高達1.67倍 。這使得SiC器件在高溫下仍能保持高效率，降低了對復雜熱設計的依賴 。

小型化： 由于高臨界電場，SiC芯片的尺寸更小，這不僅降低了成本，還帶來了更小的寄生電容和柵極電荷，為高速開關提供了基礎 。

1.2 導通特性：SiC MOSFET vs. Si IGBT

在導通特性方面，SiC MOSFET與Si IGBT存在根本性差異。SiC MOSFET是多數載流子器件，其導通特性更接近一個純電阻 。其導通損耗（Pcond?）與電流（ID?）的平方成正比，可表示為 Pcond?=ID2?×RDS(on)?。而Si IGBT作為雙極性器件，其輸出特性具有明顯的“拐點電壓”（Knee Voltage） 。

這兩種特性決定了它們在不同電流下的性能表現。在低電流或中等電流工況下，SiC MOSFET的導通損耗顯著低于IGBT。然而，當電流超過兩者特性曲線的交叉點時，IGBT的導通損耗可能反而更低 。對于工程師而言，理解這一盈虧平衡點至關重要。例如，在電動汽車主驅應用中，約90%的WLTP（全球輕型車測試規(guī)程）驅動周期都處于低功率區(qū)域，需要極高的效率來延長續(xù)航里程。SiC MOSFET在這些工況下的低導通損耗提供了明顯的優(yōu)勢。而IGBT的低損耗優(yōu)勢則只在提供額外扭矩或最高性能的短暫峰值工況下才體現 。

因此，一些系統(tǒng)設計采用了“雙電驅”混合方案，其中SiC用于覆蓋日常駕駛工況以實現高效率，而IGBT則用于提供峰值功率輸出。國產碳化硅（SiC）MOSFET比如BASiC基本半導體代理商銷售經理應學會向工程師詢問其應用中典型的電流工作范圍和負載曲線，而不僅僅是峰值電流，從而提供更有針對性的建議，從產品推銷者轉變?yōu)橄到y(tǒng)架構顧問。

1.3 開關特性：速度與效率的飛躍

SiC MOSFET在開關特性上對Si IGBT具有壓倒性優(yōu)勢。作為單極型器件，SiC MOSFET在關斷過程中沒有少數載流子的復合過程，從而避免了IGBT固有的“拖尾電流”（Tail Current）現象 。這一特性使得SiC能夠實現極快的開關速度，通常僅為數十納秒，從而大幅降低了開關損耗 。

另一個關鍵參數是柵極電荷（Qg?），它代表開啟MOSFET所需的總電荷量 。

${Q_g}$越大，驅動MOSFET所需的時間越長，開關損耗越高 。SiC器件因其芯片尺寸小而具有較低的${Q_g}$，這對于實現高頻、高效開關至關重要 。然而，器件設計中存在一個權衡：芯片尺寸越小，${Q_g}$越低，但導通電阻可能會隨之增加 。工程師需要在開關損耗和導通損耗之間找到最佳平衡點。

SiC器件的低開關損耗和低${Q_g}$使其能夠工作在更高的開關頻率下 。根據電感和電容的基本公式（能量E=21?LI2 或 E=21?CV2），在相同的能量傳輸下，開關頻率越高，所需的無源元件（電感、變壓器、電容）的體積和重量就越小 。這直接導致整個系統(tǒng)（如逆變器或充電器）的尺寸和重量大幅減小，從而提升了功率密度 。因此，國產碳化硅（SiC）MOSFET比如BASiC基本半導體代理商銷售經理必須清晰地闡述這一因果關系。SiC的價值主張不僅僅是“效率更高”，更是“系統(tǒng)更小、更輕、更具成本效益”。

1.4 晶圓與封裝：從器件到模塊

SiC器件的制造和封裝也對其性能至關重要。目前，150mm晶圓技術在成本和性能之間取得了良好的平衡，并在市場上占據主導地位 。

SiC高速開關的特性對封裝提出了特殊要求，而先進封裝技術能夠進一步釋放其性能。例如，帶開爾文源極（Kelvin Source）的TO-247-4引腳封裝，已成為發(fā)揮SiC器件潛能的必要設計。在傳統(tǒng)的TO-247-3封裝中，柵極驅動回路和功率回路共用一個源極引腳 。SiC的高電流變化率（dI/dt）會在這個共用的源極引腳寄生電感（Ls?）上產生一個負向電壓降（V=Ls?×dI/dt） 。這個電壓降會抵消一部分柵極驅動電壓，減小了有效的VGS?，從而降低了開通速度并增加了開關損耗 。而TO-247-4封裝提供了獨立的開爾文源極引腳作為柵極驅動電壓的參考地，將驅動回路與高dI/dt的功率回路解耦，有效消除了源極電感壓降的影響，從而實現更低的開關損耗 。國產碳化硅（SiC）MOSFET比如BASiC基本半導體代理商銷售經理在與工程師溝通時，將對4引腳封裝的討論作為其對系統(tǒng)級設計挑戰(zhàn)的深刻理解的體現，這遠比單純介紹產品規(guī)格更具說服力。

第二章：理解大功率應用中的典型拓撲

本章將討論SiC MOSFET在幾種典型大功率電力電子拓撲中的應用，并解釋其在其中扮演的關鍵角色和帶來的價值。

2.1 電動汽車與車載充電（OBC）

在電動汽車領域，SiC器件已成為車載充電器（OBC）和牽引逆變器的核心。SiC在車載充電中的典型應用拓撲包括圖騰柱PFC和LLC諧振變換器。圖騰柱PFC是一種無橋式功率因數校正拓撲，通過使用SiC MOSFET，可以消除傳統(tǒng)PFC電路中二極管橋帶來的損耗，從而實現極高的效率 。在DC-DC階段，SiC的低損耗和高頻能力使其成為LLC諧振變換器的理想選擇。SiC能夠將LLC變換器的工作頻率提升到500 kHz甚至更高，從而大幅減小變壓器和電感等磁性元件的體積和重量，實現高功率密度和小型化 。

在雙向充電樁中，SiC常用于雙向有源橋（DAB）或DAB-CLLC拓撲 。對于超快速充電樁（例如350 kW或更高），使用1700V SiC MOSFETs可通過提升總線電壓，降低電流和電阻損耗，實現更高的功率密度和效率 。

2.2 可再生能源（光伏逆變器與儲能）

SiC在可再生能源領域的應用同樣顯著。其在太陽能逆變器中的應用可以將系統(tǒng)效率從傳統(tǒng)Si逆變器的98%提升至99% 。雖然1%的效率提升看似微小，但在大型光伏電站中，這代表著能量損耗降低了50%，可帶來巨大的經濟效益 。國產碳化硅（SiC）MOSFET比如BASiC基本半導體代理商銷售經理需要理解并闡述這一點。

此外，SiC的高耐壓能力也簡化了系統(tǒng)拓撲。例如，使用2.3kV SiC MOSFET可以將1500VDC光伏系統(tǒng)的三電平拓撲簡化為更簡單的兩電平拓撲，從而降低系統(tǒng)成本并提高可靠性 。這種對系統(tǒng)架構的簡化能力是SiC器件超越單純效率指標的另一大價值。

2.3 工業(yè)電機驅動與輔助電源

在全球工業(yè)用電中，電機驅動占了70%至80%的比例，因此提升其效率具有巨大的經濟和環(huán)境效益 。在工業(yè)電機驅動中，SiC逆變器可以提供更高的效率，相比IGBT可減少高達50%的開關損耗 。SiC的高頻能力還可降低電機噪音，并實現更精確的控制 。

SiC的高效率和小型化優(yōu)勢使得系統(tǒng)可以在更小的空間內運行，這對于工業(yè)自動化和機器人等對空間敏感的應用至關重要 。

此外，SiC的高速開關能力也支持將多個功能集成到單一單元中，例如智能斷路器，這大大縮小了系統(tǒng)體積并簡化了設計 。

在輔助電源方面，SiC也常用于隔離型LLC變換器，為SiC或IGBT功率器件提供隔離偏置電源 。

第三章：電力電子工程師的核心關注點與痛點

盡管SiC MOSFET具有諸多優(yōu)勢，但其高速開關特性也帶來了傳統(tǒng)Si基器件所不具備的系統(tǒng)級挑戰(zhàn)。國產碳化硅（SiC）MOSFET比如BASiC基本半導體代理商銷售經理對這些痛點的理解和解決方案的把握，直接決定了其在工程師眼中的專業(yè)可信度。

3.1 器件級挑戰(zhàn)：寄生效應與魯棒性

SiC器件的高速開關能力導致其柵極回路和功率回路中出現極高的電壓變化率（dV/dt）和電流變化率（dI/dt） 。高dI/dt會在功率回路的寄生電感上引起電壓過沖，而高dV/dt則可能在柵極回路中引起振蕩，影響器件的穩(wěn)定工作 。

另一個工程師普遍關注的問題是SiC MOSFET的短路耐受能力。大多數SiC MOSFET的短路耐受時間（通常為2至3μs）遠低于IGBT（通常為5至10μs） 。這并非SiC材料的固有缺陷，而是其物理特性帶來的設計權衡結果。SiC短路時，電流可達額定電流的10倍，遠高于IGBT的4至6倍 。同時，由于SiC芯片面積小，電流密度極高，導致熱量高度集中，瞬間溫度急劇升高 。

短路能力的不足需要通過快速的外部保護電路來彌補 。設計師可以通過犧牲導通電阻來增加短路時間，但這會增加導通損耗，從而違背使用SiC的初衷 。因此，國產碳化硅（SiC）MOSFET比如BASiC基本半導體代理商銷售經理應將此痛點轉化為一個討論點：強調SiC器件的性能是針對效率和功率密度優(yōu)化的結果，而其短路能力的不足可通過快速響應的保護電路來解決。這表明國產碳化硅（SiC）MOSFET比如BASiC基本半導體代理商銷售經理理解設計中的取舍，而非單純強調產品優(yōu)點。

3.2 驅動與保護電路設計

SiC MOSFET對柵極驅動電路提出了特殊要求。為了充分發(fā)揮其低導通電阻的優(yōu)勢，推薦使用更高的正向驅動電壓（15V至20V） 。此外，由于SiC的閾值電壓（Vth?）相對較低且dV/dt很高，存在寄生導通的風險。工程師通常需要采用負壓關斷（如-5V）來確保器件完全關斷，并使用具備高共模抑制比（CMTI）的驅動芯片來防止誤觸發(fā) 。

在保護機制方面，由于SiC較弱的短路承受能力，其保護電路必須能夠快速動作 。常見的保護技術包括基于漏源電壓（VDS?）或電流變化率（dI/dt）的檢測 。此外，

米勒鉗位（Miller Clamp）功能在驅動芯片中的集成也至關重要，它可以在關斷瞬間鉗位柵極電壓，有效抑制由米勒效應引起的寄生導通，從而提高系統(tǒng)的魯棒性 。

3.3 系統(tǒng)級挑戰(zhàn)：散熱與電磁兼容性（EMC）

盡管SiC熱導率高，但由于其芯片尺寸小、熱量集中，熱設計仍然是關鍵挑戰(zhàn) 。常見的解決方案包括優(yōu)化封裝設計（如H2PAK-7）和散熱片設計，以及采用強制對流（風扇）或水冷等技術 。

SiC的高頻開關特性使其成為主要的電磁干擾（EMI）源 。高速開關所產生的EMI可能會干擾相鄰器件，甚至導致系統(tǒng)故障 。為了緩解這一問題，工程師必須特別關注PCB布局，最小化高頻回路面積，并確保功率環(huán)路和柵極驅動回路完全分離 。此外，還可以通過調整柵極電阻來控制dV/dt，或增加額外的EMI濾波器 。

這些挑戰(zhàn)也正是SiC價值主張的核心所在。在傳統(tǒng)Si基設計中，EMI濾波器和大型散熱器是系統(tǒng)物料清單（BOM）中的“成本中心” 。SiC通過其高頻能力和低損耗，可以減小電感、電容等無源元件的尺寸，并減少對大型散熱器和風扇的需求 。因此，盡管SiC器件本身的單價高于Si IGBT ，但通過降低這些被動元件的尺寸和成本，可以降低整個系統(tǒng)的BOM成本，并提升功率密度 。這進一步證明了SiC的**總擁有成本（TCO）**優(yōu)勢。

第四章：面向未來的可靠性與系統(tǒng)價值

本章將討論工程師關注的長期可靠性問題，并提供一個全面的視角來評估SiC的價值，超越單純的器件價格。

4.1 碳化硅器件的可靠性驗證標準與挑戰(zhàn)

工程師不僅僅關心器件的短期性能，更關注其在復雜工況下的長期可靠性。SiC器件具有其獨特的潛在失效模式，特別是柵極氧化層和高電場下的漂移層 。為了驗證器件的長期穩(wěn)定性，半導體廠商比如BASiC基本半導體會進行一系列嚴格的可靠性測試：

HTGB（High Temperature Gate Bias）： 這是針對SiC MOSFET最重要的可靠性項目，旨在通過在高溫下對柵極長期施加電壓，驗證柵極氧化層的穩(wěn)定性，并檢查閾值電壓（VGSth?）是否發(fā)生漂移 。

HTRB（High Temperature Reverse Bias）： 該測試用于驗證器件在高溫反偏狀態(tài)下的長期漏電流穩(wěn)定性，暴露邊角結構和鈍化層的潛在缺陷 。

HV-H3TRB（High Voltage, High Humidity, High Temp. Reverse Bias）： 該測試通過模擬高壓、高溫、高濕的惡劣環(huán)境，檢驗器件封裝和鈍化層的完整性，是汽車級（AEC-Q101）認證的關鍵測試項目 。

能夠引用供應商通過的AEC-Q101等汽車級標準，能夠極大地提升銷售人員的專業(yè)可信度，因為這表明產品已經過最嚴苛的行業(yè)驗證 。討論這些可靠性測試，能將對話從單純的產品參數介紹，提升到對客戶項目長期風險和成功的共同關注。

4.2 價格、成本與總擁有成本（TCO）

目前，SiC器件的初始單價確實高于同等規(guī)格的Si IGBT 。其主要成本來源是襯底的制造，以及相比Si更復雜的晶圓加工工藝 。然而，市場數據顯示，隨著產能的不斷擴大，SiC器件價格正在持續(xù)下降 。

國產碳化硅（SiC）MOSFET比如BASiC基本半導體代理商銷售經理應將討論的重點從單純的器件價格轉移到**總擁有成本（TCO）**上 。SiC的價值在于通過降低系統(tǒng)其他部分的成本來彌補其高昂的器件價格 。

物料清單（BOM）成本降低： SiC的高頻操作使得工程師可以采用更小、更輕的磁性元件（電感、變壓器），從而降低物料成本 。此外，其低損耗和高熱導率減少了對大型散熱器和復雜冷卻系統(tǒng)的需求，進一步降低了散熱成本 。

運營成本降低： SiC的高效率在系統(tǒng)長期運行中能顯著降低能耗 。同時，其高可靠性和更低的熱應力也意味著更長的系統(tǒng)壽命和更低的維護成本 。

因此，國產碳化硅（SiC）MOSFET比如BASiC基本半導體代理商銷售經理可以引導客戶關注系統(tǒng)整體的BOM和長期運營成本，而不是孤立地比較器件價格。對話的起點不應是“我的產品比你現在用的貴”，而應是“讓我們一起計算一下，用我們BASiC基本半導體的SiC方案，你的整個系統(tǒng)成本和長期運營成本能節(jié)省多少”。

第五章：如何與工程師有效溝通

掌握本報告中的知識，國產碳化硅（SiC）MOSFET比如BASiC基本半導體代理商銷售經理將能夠從單純的產品介紹者，蛻變?yōu)槟軌蛏钊肜斫饪蛻敉袋c、提供系統(tǒng)級解決方案的合作伙伴。以下是將技術知識轉化為實戰(zhàn)溝通策略的建議。

傾聽與診斷： 在溝通過程中，首先傾聽工程師當前設計中的痛點和挑戰(zhàn)。例如，他們是否正面臨散熱問題、EMI超標、效率瓶頸、系統(tǒng)尺寸限制等。通過提問，找出他們真正的需求。

用工程師的語言溝通： 使用本報告中討論的專業(yè)術語和概念來展示專業(yè)性，例如：dV/dt, Qg?, 開爾文源極, 圖騰柱PFC等。這能夠迅速建立信任，并表明您理解其工作內容的復雜性。

從“點”到“面”： 不只介紹SiC的優(yōu)點，更要將這些優(yōu)點與客戶的系統(tǒng)級需求和挑戰(zhàn)聯系起來。例如，討論如何通過SiC降低開關損耗來實現更緊湊的系統(tǒng)設計，或者如何通過選擇帶開爾文源極的封裝來解決高頻開關引起的寄生振蕩問題。

提供解決方案： 國產碳化硅（SiC）MOSFET比如BASiC基本半導體代理商銷售經理將自己定位為問題的解決者。當客戶提及短路耐受時間時，不要回避，而是主動討論我們提供的器件的短路特性，并同時介紹我們推薦的快速保護電路方案。這種坦誠和專業(yè)性能夠將國產碳化硅（SiC）MOSFET比如BASiC基本半導體代理商銷售經理的角色提升為值得信賴的合作伙伴。

附錄：關鍵表格與參考資料

表1.1：SiC MOSFET與Si IGBT核心材料及器件性能對比

特性碳化硅 (SiC) MOSFET硅 (Si) IGBT洞見禁帶寬度

3.2 eV

1.12 eV

更高的高溫工作能力及更低的漏電流

臨界電場

2.5-3 MV/cm (10x Si)

0.25-0.3 MV/cm

更薄的漂移區(qū)，實現更低導通電阻和更小芯片尺寸

熱導率

3.7-4.9 W/cm·K (3x Si)

1.5 W/cm·K

更好的熱性能，簡化散熱設計

導通特性

多數載流子，呈純電阻特性

雙極性，具“拐點電壓”

低電流下損耗更小，適用于高頻應用

開關特性

無拖尾電流，開關速度快 (ns)

有拖尾電流，開關速度慢 (μs)

大幅降低開關損耗，實現高頻操作

短路耐受

2-3 μs (較低)

5-10 μs (較高)

需快速保護電路配合，以換取高效性能

表3.1：SiC應用中的常見設計挑戰(zhàn)、根源與對策

挑戰(zhàn)根源對策柵極振蕩與誤觸發(fā)

高 dV/dt 產生的米勒效應和寄生電感

采用負壓關斷、米勒鉗位功能、以及帶有開爾文源極的4引腳封裝

電壓過沖

功率回路的高 dI/dt 和寄生電感

優(yōu)化PCB布局，最小化功率回路面積；選擇低雜散電感的功率模塊

短路耐受時間短

高短路電流、小芯片面積導致熱量集中

采用快速響應的短路保護電路（如基于 VDS? 或 dI/dt 檢測）

電磁干擾 (EMI)

高頻開關，高 dV/dt 和 dI/dt

優(yōu)化PCB布局，分離功率與柵極回路；調整柵極電阻降低開關速度；使用EMI濾波器

熱管理

芯片面積小，熱量高度集中

采用先進封裝技術；優(yōu)化散熱片設計和冷卻方案（如強制對流或水冷）

結論

掌握本報告中的知識，國產碳化硅（SiC）MOSFET比如BASiC基本半導體代理商銷售經理將能夠從單純的產品介紹者，蛻變?yōu)槟軌蛏钊肜斫饪蛻敉袋c、提供系統(tǒng)級解決方案的合作伙伴。通過理解SiC的物理本質、應用拓撲、設計挑戰(zhàn)和TCO價值，您將能夠與最嚴謹的研發(fā)工程師建立起信任，共同推動創(chuàng)新，贏得市場。這不僅僅是BASiC基本半導體代理商銷售的成功，更是技術的勝利。

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公司以“推動國產SiC替代進口、加速能源低碳轉型”為使命，響應國家“雙碳”政策（碳達峰、碳中和），致力于降低電力電子系統(tǒng)能耗。

審核編輯 黃宇