寬帶隙 (WBG) 材料逐漸在電源管理和其他應(yīng)用的成本效益分析中幸存下來，電動(dòng)汽車可能會(huì)推動(dòng)采用成本高但性能更高的碳化硅，并按降序排列氮化鎵器件。使用 WBG 半導(dǎo)體可產(chǎn)生超過 95% 的潛在效率，大大擴(kuò)展范圍。

功率轉(zhuǎn)換器是利用可再生能源進(jìn)行運(yùn)輸和工業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵組件。為了促進(jìn)功率轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)所需的進(jìn)步，可以選擇基于碳化硅 (SiC) 和氮化鎵 (GaN) 的新型 WBG 半導(dǎo)體技術(shù)。

如今，越來越多的汽車制造商涉足電動(dòng)汽車 （EV） 開發(fā)，但是電動(dòng)汽車的駕程過短卻始終是個(gè)問題。盡管采用空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)、更輕質(zhì)的材料、更高效的功耗等方法確有成效，但這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。汽車電力電子設(shè)計(jì)人員還需要使用先進(jìn)的寬帶隙半導(dǎo)體（WBG） 材料來滿足能效和功率密度要求。

這些材料主要由氮化鎵 （GaN） 和碳化硅 （SiC） 組成，是對(duì)硅（Si） 金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管 （MOSFET） 和絕緣柵雙極晶體管（IGBT） 等現(xiàn)有半導(dǎo)體技術(shù)的改進(jìn)。因而，由這些材料制成的半導(dǎo)體損耗更低、開關(guān)頻率更快、工作溫度更高、擊穿電壓更高，并且在惡劣環(huán)境中更堅(jiān)固耐用。隨著汽車行業(yè)轉(zhuǎn)向使用容量更高、充電時(shí)間更短、總損耗更低，并且可在高電壓下工作的電池，WBG材料變得尤其有用。

與硅和 GaAs 半導(dǎo)體相比，更寬的帶隙轉(zhuǎn)化為更高的擊穿電壓和在高溫下工作的可能性，同時(shí)降低輻射敏感性而不損失電氣特性。

長(zhǎng)期以來，成本一直阻礙著 GaN 和 SiC 的部署，但越來越多的行業(yè)分析師和 WBG 推動(dòng)者指出，SiC 和 GaN 技術(shù)在系統(tǒng)層面具有潛在的成本節(jié)約潛力。除了更好的性能外，這些化合物半導(dǎo)體還有望減少電源管理應(yīng)用中的組件數(shù)量。

行業(yè)分析師正在采取觀望態(tài)度，但預(yù)測(cè)充滿活力的電動(dòng)汽車市場(chǎng)可能會(huì)推動(dòng)對(duì) SiC 組件的持續(xù)需求，同時(shí)推動(dòng) GaN 器件的更廣泛采用。新興應(yīng)用包括電動(dòng)汽車逆變器和快速充電基礎(chǔ)設(shè)施。

我們?cè)谧钚碌奶貏e項(xiàng)目中介紹了技術(shù)和設(shè)計(jì)濱水區(qū)。

Yole Développement是我們寬帶隙特別項(xiàng)目的貢獻(xiàn)者，預(yù)測(cè)到 2026 年 SiC 市場(chǎng)將突破 40 億美元，這主要得益于芯片領(lǐng)域的“最佳位置”——電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力電動(dòng)汽車。同時(shí)，Yole 預(yù)測(cè) GaN 的收入到 2026 年可能達(dá)到 10 億美元。

市場(chǎng)跟蹤機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，如果 GaN 技術(shù)進(jìn)入電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)，新興技術(shù)可能會(huì)進(jìn)入快車道，取代可靠但功能較弱的硅支柱。

在其他地方，我們考慮了 WBG 材料的前景和缺陷，包括在電源管理方案中如何以及在何處實(shí)施。

直到最近，SiC 和 GaN 技術(shù)仍是尋找問題的昂貴解決方案。在蓬勃發(fā)展的電動(dòng)汽車領(lǐng)域，電源管理應(yīng)用似乎是前進(jìn)的方向。任何可以幫助從電動(dòng)汽車電池（電動(dòng)汽車中最昂貴的組件）中擠出更多續(xù)航里程的電子技術(shù)都可以為動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)提供動(dòng)力。

如果正如 WBG 技術(shù)的支持者所斷言的那樣，系統(tǒng)級(jí)優(yōu)勢(shì)超過了前期成本，那么 SiC 以及最終的 GaN 器件確實(shí)可以迎來所稱的“全電動(dòng)未來”。