SiC 和 GaN 的应用
总而言之,SiC 在高功率和高温应用中表现出色,而 GaN 在高频和紧凑型设备中提供卓越的效率和性能。这些能力使这两种材料成为现代电力电子和节能技术的关键。
电动汽车(EV)
电动汽车在汽车市场上越来越受欢迎,到 2023 年将占全球乘用车销量的近 30%。这一数字在未来几年可能会增加,到 2028 年电动汽车将占乘用车的一半。
SiC 和 GaN 晶体管和电极用于电动汽车的生产。2017 年,特斯拉将SiC用于其电动汽车牵引逆变器,该逆变器将直流电转换为交流电以驱动电机,并通过调节交流电频率来控制电机转速。如今,梅赛德斯-奔 塞浦路斯 Whatsapp 移动数据库 驰和 Lucid Motors 正在将 SiC 融入其逆变器中,其他电动汽车制造商也准备在未来车型中加入 SiC。
高功率、恒定效率和可靠性。车辆到电网 (V2G) 技术允许汽车将电力返回电网,也需要可靠、高效的解决方案。SiC 器件(如onsemi 的 EliteSiC 二极管)提供卓越的效率和性能,并有专为汽车和工业用途设计的选项。此外,氮化镓场效应晶体管或 GaN FET 用于高密度应用,如服务器、电信和工业用途的电源,以及电动汽车充电器和转换器。
个人电子产品
自 2019 年以来,GaN Systems 和 Navitas 等公司已开始提供基于 GaN 的手机、平板电脑和笔记本电脑充电器。GaN 具有成本低、体积小等特性,因此在 25 至 500 瓦的低功率充电器中广受欢迎。与传统硅相比,该材料的生产成本较低,再加上能够生产更小、更轻的充电器,极大地推动了消费电子产品市场的发展。
电网
至少在未来十年内,SiC 将主导额定电压为 3 千伏及以上的设备的高压电源转换。这些应用包括稳定电网、在传输级电压下将交流电转换为直流电并转换回直流电等。此外,SiC 设备的电压水平高达 1,200 伏,载流能力强,非常适合汽车和机车牵引逆变器、大型太阳能发电场和高功率三相电网转换器。
太阳能微型逆变器
近年来,太阳能发电在电网规模和家庭应用方面都迅速扩张。每个装置都需要一个逆变器将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电,为家庭供电或将电能反馈回电网。
传统上,大型太阳能逆变器使用硅绝缘栅双极晶体管 (IGBT) 和 SiC MOSFET。但现在,GaN开始在小型太阳能系统中受到欢迎,尤其是家庭使用。
SiC还有助于最大限度地提高太阳能电池的电力输出。基于 SiC 的升压和逆变器功率集成模块可提高关键阶段的效率,包括处理 DC/DC 和 DC/AC 转换的单相和三相逆变器。GaN 器件在紧凑型太阳能逆变器中也越来越受欢迎。