（原标题：第三代半导体凯发k8，国际，中国官方网站，一触即发，网页版，手机版本，登录入口，必不成少）

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开首：内容由半导体行业不雅察（ID：icbank）编译自electropages，谢谢。

咫尺鼓吹裁减二氧化碳排放、简易能源和保护环境的 关节基础之一 是电动汽车 (EV) 的出现。驱动电动汽车的能源天然是电力，若是电动汽车要不负其生态超等能人的好意思誉，它就需要尽可能少地迫害电网电力。要作念到这一丝，它需要尽可能高效地应用能源。它的宽带隙半导体 (WBG)，如氮化镓 (GaN) 和碳化硅 (SiC)，使这成为可能。

但在咱们深入了解 WBG的作用过甚运作阵势之前，让咱们先陋劣了解一下两个汽车生态系统。

若是您觉得电动汽车具有不公道的上风 - 您是对的！伊始，电动机的效果理会高于汽油发动机。还有更长远的东西。只须望望20 世纪 60 年代最弘大的汽车引擎盖下 ，你就能确切看到车 底的路面 ！若是你在当代燃气汽车上作念相通的不雅察，你看不到大地，而是看到一排可怕的泵、管子、透风口等等——这是化学工程师的天国，只专注于羞辱轨则。

电动机不会像汽油发动机那样产生羞辱，因此不需要羞辱轨则系统。统统碳氢化合物羞辱轨则王人在源流——发电厂进行。与数百万辆汽油驱动汽车不同，每辆汽车王人因循一个复杂、耗能的自动羞辱轨则系统，而只需要一个这么的系统，在发电厂自己，由 东说念主工群众和先进的自动化开发连接监控。最终闭幕 是，一个极其灵验的系统取代了数百万个效果较低的基于车辆的安排。

电动汽车的“油箱”——也即是它的电源储存器——是锂离子电板 (LiB)，它储存了大致 150 千瓦时的 800 伏直流电。问题是汽车中只须少量数的电能以 800 伏直流电启动。

主电机 在 400 至 800 VAC 范围内的相通电压下启动。还有很多 其他开发 需要 令东说念主眼花头昏的电压范围。这一行换经过是电动汽车启动的中枢。WBG 的效果远高于传统硅 (Si) 半导体。

念念象一下通过开关拜访 LiB 的电压。当开关绽放和关闭时，会产生脉动直流电。通过电气工程师熟知的旅途，脉动直流电不错疗养为各式相通或直流电压。关节在于开关的效果，以及开发惩办热量的能力。

让咱们来望望 GaN 和 SiC 与传统硅 (Si) 半导体比拟的上风。

1、切换速率更快。

将直流电疗养为另一种电压水平的直流电时，WGB 每秒会开启和关闭数千次，从而产生脉动直流电，切换速率越快，脉冲之间的距离就越近。将 这些“脉冲”疗养为干净、踏实的直流电的经过需要一个主要由电感器和电容器构成的“滤波器”。脉冲频率越高，滤波器元件就不错越小。这不错精打细算大批的分量和空间，将直流电疗养为替代传统车辆汽油发动机的主“暧昧机发动机”所需的相通电时也不错赢得雷同的克己。

WGB 半导体的切换速率比硅器件快得多。

2、裁减“导通”电阻。

功率半导体频繁被称为开关，而理念念的半导体（如 理念念的 机电开关）必须呈现尽可能接近零的电阻。若是有任何电阻， 电压交叉电阻会产生热量并糜掷电力。半导体两头的电阻，即器件“源极”和“漏极”之间的电阻， 称为RSD(ON)。

在这里，WGB 也完胜 Si 器件。

3、热量凯发k8，国际，中国官方网站，一触即发，网页版，手机版本，登录入口。

固然 WGB 半导体比 Si 器件启动效果更高，但不成幸免地存在一些效果低下的问题，从而产生热量。但 WBG 践诺上不错承受更多的里面热量，况兼仍能安全高效地启动。此外，WGB 的热导率 更高，更 容易将寄生热量从半导体中懒散出去。

GaN和SiC的主要特点相反是什么？

有两个隔离卓绝 杰出， 对电动汽车绸缪师来说 至关热切。基本上来说，SiC 不错惩办更多功率，但 GaN 不错切换得更快。沙子在连接转移，但这张经典图表评释了一切。

然则，WGB 在一个方面是 失败的，那即是本钱，卓绝是关于 SiC 而言。

电动汽车的中枢功能之一是传动系统逆变器，这是一种基于半导体的开发，可将锂离子电板的直流电压疗养为为电动汽车主电机供电所需的连接变化的相通波形。关于功率更大的电动汽车， 功率更大的 SiC 半导体是理会的技能弃取。但正如咱们将看到的，SiC 器件的高本钱 是 一个主要防止。

特斯拉的 SiC 问题

据 PSG Consultancy 报说念， 特斯拉是第一家将 SiC 技能应用于传动系统逆变器的电动汽车制造商。该技能针对的是特斯拉无处不在的 Model 3，是“SiC 行业大限制延迟的催化剂”。咱们还不错补充一丝，它的影响远远超出了交通输送行业。

随后，在 2023 年，特斯拉晓谕商酌将 SiC 使用量减少 75%，这激发了颤动。东说念主们觉得他们可能会弃取 本钱更低的 GaN 器件，以致可能归附到上一代硅 IGBT。

通过不雅察特斯拉逆变器的假设里面结构，咱们不错赢得一些办法 。

Model 3逆变器的每个岔路均弃取 8 个并联部署的 STMicroelectronics 650V SiC MOSFET 。总计有 48 个半导体。固然价钱不菲，但与之前的传动系统逆变器比拟，其效果有所提升 ，使 Model 3 概况行驶得更远，而无需增多 LiB 容量、尺寸或分量。

但该声明的真实内容可能并不像东说念主们所看到的那样。

在逆变器底盘内更好地定位 将允许 SiC 懒散更多的热量 ，从而每个半导体王人不错 被鼓吹得更远，从而无需在每条腿上装配八个半导体。

大批资金进入到 SiC 开发中。性能更弘大的半导体意味着所需半导体数目更少。

最终过渡到 800V 系统。电压越高，电流和热量越少 新车型可能会弃取功率较低的电机，所需的 SiC 半导体相应较少。

然则，更低廉的 GaN 技能的快速发展可能在某些绸缪案例中使该技能取代 SiC。

适用于 400V 和 800V 电动汽车系统的氮化镓功率半导体

“尽管硅基 GaN 应用了现存的基础步调，况兼频繁闭幕在 650V，但 Qromis 衬底上 GaN 技能 (QST) 的出现允许使用更厚的外延层。这项鼎新使责任电压更高，可能高达 1,200V 或更高。” 这使得 GaN 半导体险些不错用于为统统现存的电动汽车和行将 面世 的统统电动汽车供电。而且，最热切的是，SiC 器件的制造难度要大得多，这天然反应在其更高的本钱上。

最热切的是，GaN 的开关速率以致比 SiC还要快 ，更无谓说 传统硅了 。这意味着更高的效果，以及 更低的分量和空间条件。

出于这些原因以过甚他原因，GaN 将与 SiC 伸开竞争，尤其是关于价钱较低、寰宇阛阓的电动汽车而言

挑战与机遇

大限制实践电动汽车的最大防止是衰退充电基础步调。汽油零卖商看到了这一趋势，于是选定了适宜逻辑的举措，为驾车者 提供充电处事，以赚取利润（天然！） 。

从大多数想法来看，充电站到电动汽车车轮之间的旅途效果现在也远远向上 90%。终末一个要紧前沿是锂离子电板自己。好意思国、欧洲和东亚的科学家和工程师正在商酌这些问题，其中最关节的是 开发 充电需要多永劫刻。

固然电动汽车可能是鼓吹 WGB 发展的伊始催化剂，但其他技能范畴不仅从中获益，而且还促进了发展。

宽带隙半导体开关速率更快，导通电阻更低，况兼比上一代硅器件更能惩办热量。它们可在统统这个词 电气和电子开发 范围内找到 - 从袖珍医疗可一稔开发到最大的电动汽车。

SiC 和 GaN 半导体之间的两 主要隔离是，SiC 不错惩办更多功率，而 GaN 切换速率更快且更 低廉。而且至关热切的是，GaN 更易于制造， 因此对 OEM 来说本钱更低。

GaN器件先前在惩办功率和责任电压方面的闭幕正在迟缓克服，使其概况挑战SiC在 高功率电动 汽车应用范畴的主导地位。

https://www.electropages.com/blog/2024/06/silicon-carbide-and-gallium-nitride-power-efficiency

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