伴隨著全球中產階層的提升及其車子、通風空調和工業生產驅動器的電氣化推動，對電力的要求持續提升。每一個電力環節(發電量、配電設備、變換和消費)的可達到效率決定著全部電力基礎設施建設壓力的增加程度。

 

 

在每一個環節，效率不高的關鍵副產物是發熱量。在很多狀況下，必須要有大量的動能來清除或解決這種熱量。因而，降低每一個環節的設備溫度產生廢熱，也能夠帶來重大的影響。

 

伴隨著全球范疇內中產階級的提升，車輛、HVAC、產業鏈用驅動器的電動式化的推動，電力要求持續提升。每一個功率級(發電量、配電設備、變換、消費)可完成的高效率決策了全部功率器件系統架構的壓力水平。在每一個環節，效率不高都是會造成附加發熱量，它是關鍵的副產物。在很多狀況下，必須大量的動能來清除或處理這類發熱量。因而，降低每一個環節的設備溫度的造成具備重特大危害。

 

功率器件所造成的熱，關鍵是在變換環節造成的，絕大多數是由通斷耗損和開關損耗造成的。半導體的效率越高，造成的發熱量就越低，動能的消耗也就越少。效率不高的半導體造成的發熱量不宜應用，絕大多數全是多余的，可是伴隨著半導體技術性和半導體原材料的持續改進，效率持續提升，那樣的發燙還可以防止。

 

在半導體功率器件再次發展的情況下，他們在非常大的程度上遭受終端設備銷售市場必須的危害。今日，一切垂直行業、銷售市場或運用都是有其分別的電力要求。即便在數年前，這種不一樣的要求也務必用基本上同樣的基本半導體技術性--硅場效管來達到。因為機器設備的限定，在全部狀況下應用同樣的技術性僅僅造成更高或更小的損害，這在于實際運用;一種技術性并不可以解決一切狀況。

 

當今，電源總開關有幾種不一樣的挑選。功率器件MOSFET是最基本的器件，關鍵用以擊穿場強小于200V的運用。非常結MOSFET是功率器件MOSFET的拓寬，設計方案用以解決高些的工作電壓，具備相對性迅速的電源開關特點。IGBT被視為雙極晶體三極管和MOSFET的結合體，其電源開關波型最合適于硬電源開關拓撲結構，并用以大功率運用。

 

現如今，SiC和GaN等寬禁帶(WBG)技術性早已完善，能夠在適用特殊功率器件運用的全部規范中與硅FET和IGBT匹敵。WBG的關鍵優勢之一是其在高頻率下合理轉換的工作能力，這造成開關電源中應用的微波感應器和帶磁部件更小。除此之外，相對性較低的反向恢復電流量使它能夠變成各種各樣開關電源拓撲結構中的二極管取代商品，不但能夠提升總體高效率，并且還能夠給予全新升級的配備。

 

WBG功率器件晶體三極管的開發設計為初始機器設備生產商給予了更普遍的電源開關解決方法挑選，使取代網絡拓撲結構可以完成高些的高效率和高些的功率相對密度。這類挑選的豐富性不但在目前的運用中是有益的，并且也使具體運用電力的全新升級方法變成很有可能。圖騰柱PFC拓撲結構便是一個非常好的事例，能夠根據挑選WBG器件使其越來越有效和行得通。

 

縱覽現如今的很多主要用途，基本上每一個行業都對電力電子產品有極大的要求。在汽車產業中，驅動力傳動裝置正越來越電氣化。伴隨著混合動力車輛和電動式車子的發展趨勢發展，必須AC-DC變換和DC-DC變換來適用車載電池的電池充電和電機的驅動器。可再生能源在電力基礎設施建設中占非常大占比，而且預估這一占比將再次提升。光伏發電必須逆變電源，用于把直流電變換為交流電流，并能夠用以各種各樣傳送系統軟件中。另一個填補運用是應用充電電池儲存來平穩電力要求。該技術性替代了效率不高的煤碳和燃氣發電機組，這種發電機組必須在相對性較短的時間內對于每一個電力網聯接開展物理學轉動至特定速率。

 

大家的發電方式已經從不可再生資源轉為能再生的清潔能源，如太陽能發電、風力和潮汐發電。這種可再生資源的兼容模式比不上目前為止在電力能源單位應用的燃氣和煤碳等資源。因而，每瓦特成本費很高，但如今這類狀況已經更改。電力電子產品高效率的提升是太陽能發電和風力越來越比不可再生資源劃算的緣故之一。伴隨著WBG的到來和傳統式半導體技術性的不斷發展，可再生資源將變成實際，并將在未來的電氣化系統軟件中充分發揮更高的功效。

 

 

電力負荷需要的工作電壓和電流量的力度十分大，當電磁能做到最后商品時，功率器件水準將降到最少。這類功率器件水準的分區規劃減少必須開展變換，并被敘述為傳送的最終環節。從高效率的視角看來，這也是最重要的。

 

運作中的開關電源(發電機組)與應用中的能耗機器設備(電子產品)之比為無以言表的。預估該領域將引進幾百億個新機器設備做為物聯網技術的一部分，但發電機組總數仍未相對應提升。為了更好地保持這類發展趨勢，在開關電源生命期的每一個環節提高工作效率早已越來越很重要。

 

適用開關電源運用的WBG技術性的重要特點包含相對性較高的功率器件電子密度，較高的擊穿場強，較高的耐熱性和較高的帶隙動能。這種特點使它可以以比傳統式的基于硅的功率晶體三極管高些的頻率打開和關掉。低通斷阻值針對熱耗損大的功率器件電源電路也是不可或缺的要素。

 

比如，GaN晶體三極管能夠以MHz的速度轉換數十KW。較高的電源開關頻率使GaN晶體三極管在RF信號發射器和放大儀等運用中具備誘惑力，但恰好是快速電源開關高電壓的工作能力使氮化鎵適用電路。一樣，SiC在電源開關速率和工作電壓層面也勝于硅FET和IGBT。因為二種品質因素的比較有限交叉式，SiC是GaN技術性的填補，而不是與GaN技術性市場競爭，二者在大功率器件電源開關運用中都有非常大優點。