GaN是一種寬禁帶材料。因此，它的帶隙（電子從價(jià)帶移動(dòng)到導(dǎo)帶所需的能量）比硅寬得多：約3.4eV對(duì)1.12 eV。GaN HE MT增強(qiáng)的電子遷移率與更快的開(kāi)關(guān)速度有關(guān)，因?yàn)橥ǔ７e聚在結(jié)處的電荷可能消散得更快。
由于其較短的上升時(shí)間、較低的漏極-源極導(dǎo)通電阻（RDS（on））值以及較小的柵極和輸出電容，GaN可以實(shí)現(xiàn)較低的開(kāi)關(guān)損耗，并且可以以比硅高10倍的性能工作。在開(kāi)關(guān)頻率下工作。能夠在高開(kāi)關(guān)頻率下工作，從而實(shí)現(xiàn)了更小的占地面積、重量和體積，并消除了對(duì)電感器和變壓器等笨重元件的需求。隨著開(kāi)關(guān)頻率的提高，GaN HE MT的開(kāi)關(guān)損耗將保持遠(yuǎn)低于硅MOSFET或IGBT的水平，且開(kāi)關(guān)頻率越高，這種差異越明顯。

綜上所述，GaN器件在很多方面都優(yōu)于傳統(tǒng)的硅基功率器件。這些優(yōu)點(diǎn)包括：
1. GaN的擊穿電場(chǎng)是硅的10倍以上（3.3MV/cm vs. 0.3MV/cm），從而允許GaN基功率器件在被損壞之前支持10倍以上的電壓。
2. 在相同的電壓值下工作，GaN器件的溫度較低，產(chǎn)生的熱量較少。因此，它們可以在比硅更高的溫度下工作（高達(dá)225°C及以上），這是由其較低的結(jié)溫（150°C至175°C）的限制。
3. 由于其固有的結(jié)構(gòu)，GaN可以在比硅更高的頻率下開(kāi)關(guān)，并提供更低的RDS（on）和優(yōu)異的反向恢復(fù)能力。這反過(guò)來(lái)又導(dǎo)致高效率，同時(shí)減少開(kāi)關(guān)損耗和功率損耗。
4. 作為HEMT，GaN器件具有比硅器件更高的電場(chǎng)強(qiáng)度，允許GaN器件具有更小的管芯尺寸和更小的占地面積。

氮化鎵

氮化鎵和碳化硅
碳化硅（SiC）器件由于其節(jié)能、縮小尺寸、集成解決方案和可靠性等特性，在電機(jī)控制和功率控制應(yīng)用中的使用是一個(gè)重大突破。除此之外，現(xiàn)在還可以為逆變器電路中連接的電機(jī)采用最佳開(kāi)關(guān)頻率，這對(duì)電機(jī)設(shè)計(jì)具有重要意義。
在必須使用主動(dòng)冷卻來(lái)調(diào)節(jié)半導(dǎo)體損耗以實(shí)現(xiàn)高性能和可靠性的解決方案中，將損耗降低高達(dá)80%可能是一個(gè)顛覆性的改變。KeepTops生產(chǎn)的SDS120J020G3基于SiC就是一個(gè)例子。這種組合可在伺服驅(qū)動(dòng)器等高密度電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中實(shí)現(xiàn)無(wú)源冷卻，使機(jī)器人和自動(dòng)化行業(yè)能夠創(chuàng)建免維護(hù)、無(wú)風(fēng)扇的電機(jī)變頻器。自動(dòng)化領(lǐng)域的無(wú)風(fēng)扇解決方案開(kāi)辟了新的設(shè)計(jì)可能性，因?yàn)樗鼈児?jié)省了維護(hù)和材料方面的資金和時(shí)間。由此產(chǎn)生的小系統(tǒng)尺寸使其適合在機(jī)械臂中集成驅(qū)動(dòng)器。
與具有類(lèi)似額定值的IGBT相比，根據(jù)為CoolSiC選擇的功率類(lèi)型，可以在相同的外形尺寸下實(shí)現(xiàn)更高的電流，同時(shí)仍然顯著低于具有SiC MOSFET（~40~60K）（105K）恒定結(jié)溫的IGBT。對(duì)于給定的器件尺寸，使用SiC MOSFET無(wú)需風(fēng)扇也可以驅(qū)動(dòng)更高的電流。

從我們?cè)诩依锖蛷N房使用的電氣設(shè)備到我們駕駛的汽車(chē)（包括汽油動(dòng)力、混合動(dòng)力和全電動(dòng)汽車(chē)）以及制造智能手機(jī)的工廠，電動(dòng)機(jī)幾乎存在于現(xiàn)代文明的方方面面。雖然有些電機(jī)是非常簡(jiǎn)單的，有些是非常復(fù)雜的，他們都有一個(gè)共同點(diǎn)，他們都需要控制。
其他電機(jī)應(yīng)用，如當(dāng)今工業(yè)工廠中的電機(jī)，需要復(fù)雜的電機(jī)控制來(lái)提供高精度、高速的電機(jī)控制活動(dòng)。在直流電機(jī)和電池供電電機(jī)應(yīng)用中，傳統(tǒng)的硅MOSFET和低PWM變頻器正在被淘汰，取而代之的是基于GaN的高PWM變頻器。優(yōu)點(diǎn)包括提高系統(tǒng)效率和消除大型無(wú)源元件，即電解電容器和輸入電感器。

審核編輯 黃宇