集成寬帶隙(WBG)半導體器件作為硅技術在多種技術應用中的替代品，是一個不斷增長的市場，可以提供效率和功率密度的改善，在能源和成本節約方面有很大的反響。WBG具有更高的開關頻率、更低的功率損耗和更高的功率密度。繼續閱讀，了解更多關于基于WBG的半導體器件的廣泛應用。

概述

WBG材料將為未來的高性能應用提供動力。在某些情況下，SiC比GaN對某些關鍵應用有更大的好處，但最明顯的是，它們從基于WBG材料的實現中獲得的好處要多于傳統基于硅的同類產品。

除圖中所示的應用外，還包括太陽能解決方案、單相串逆變器、三相串逆變器、利用風能、輔助電源、核心電源、熱插拔、服務器機架電源。其他應用還包括交通電氣化解決方案，如電動汽車輔助電源、牽引逆變器、電動汽車充電、啟動發電機和車載充電器。

寬帶隙（WBG）器件的應用

基于WBG的設備具有巨大的沖擊機會。應用空間包括電機驅動器，約占美國總電力需求的40%。據估計，目前安裝的40 - 60%的電機可以受益于變頻驅動(VFD)，它可以有效地適應速度和扭矩要求。

根據不同的應用，安裝vfd可以減少10 - 30%的能源消耗。眾所周知，用于大功率應用的傳統vfd體積龐大，占用大量空間。使用基于WBG的vfd可以提高系統的尺寸、功率密度和效率，同時降低系統的整體成本。

據了解，2014年，數據中心的能源消耗約占美國總用電量的2%。大多數現代數據中心的電力輸送體系結構由線路頻率變壓器、低壓配電網絡、集中備份單元和低效率的穩壓器組成。

用于提高能源效率的策略包括從集成低損耗功率轉換器到完成配電網絡的重新設計。然而，電力輸送網絡的完全重新設計涉及到在空間有限和適當的熱管理勢在必行的機架級轉換更高的電壓。

需要注意的是，基于WBG設備的高功率密度轉換器可以成為更高效系統的關鍵因素，因為更高的溫度耐受性可以減少冷卻負載，并進一步提高數據中心網格到芯片的效率。

航空航天工業是基于WBG的設備能夠發揮作用的另一個領域。眾所周知，與目前的商用飛機相比，更長的、更薄的和更輕的機翼可以減少50%的燃料消耗和碳排放。

實現這一目標，每年將減少大量的能源，但需要一種變革性的機翼設計，要求機電致動器。這些產品預計體積小、重量輕，在寬溫度范圍內運行強勁。此外，電氣化可以減輕重量，提高效率。基于WBG的轉換器也為航空運輸業實現顯著節能提供了途徑。

在基于電網的應用中，如可再生能源集成(主要是太陽能和風能)，以及高壓直流電(HVDC)和柔性交流輸電系統(FACTS)等新興領域，需要電力調節器來控制電流。這是通過以最適合負載的形式提供電壓和電流來實現的。

傳統的基于硅的電力電子器件要為這些應用中產生的大約4%的電力損失負責，并且被認為是已安裝系統的主要故障點。新型的基于WBG的電子電路提供了一條降低系統級成本的途徑，通過在更高的開關頻率下工作，從而減少無源器件的尺寸，并降低整個系統的占地面積。

此外，通過允許光伏陣列在更高的電壓下工作，這些電路將提高系統級效率。這反過來將使直流系統具有更少的電壓轉換或變壓器，從而用DC-DC轉換器取代傳統的合成器盒。