GaN是一種寬禁帶材料。因此，它的帶隙（電子從價帶移動到導(dǎo)帶所需的能量）比硅寬得多：約3.4eV對1.12 eV。GaN HE MT增強的電子遷移率與更快的開關(guān)速度有關(guān)，因為通常積聚在結(jié)處的電荷可能消散得更快。
由于其較短的上升時間、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可以實現(xiàn)較低的開關(guān)損耗，并且可以以比硅高10倍的性能工作。在開關(guān)頻率下工作。能夠在高開關(guān)頻率下工作，從而實現(xiàn)了更小的占地面積、重量和體積，并消除了對電感器和變壓器等笨重元件的需求。隨著開關(guān)頻率的提高，GaN HE MT的開關(guān)損耗將保持遠低于硅MOSFET或IGBT的水平，且開關(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)點包括：
1. GaN的擊穿電場是硅的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。這反過來又導(dǎo)致高效率，同時減少開關(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強度，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，在電機控制和功率控制應(yīng)用中的使用是一個重大突破。除此之外，現(xiàn)在還可以為逆變器電路中連接的電機采用最佳開關(guān)頻率，這對電機設(shè)計具有重要意義。
在必須使用主動冷卻來調(diào)節(jié)半導(dǎo)體損耗以實現(xiàn)高性能和可靠性的解決方案中，將損耗降低高達80%可能是一個顛覆性的改變。KeepTops生產(chǎn)的SDS120J020G3基于SiC就是一個例子。這種組合可在伺服驅(qū)動器等高密度電機驅(qū)動器中實現(xiàn)無源冷卻，使機器人和自動化行業(yè)能夠創(chuàng)建免維護、無風扇的電機變頻器。自動化領(lǐng)域的無風扇解決方案開辟了新的設(shè)計可能性，因為它們節(jié)省了維護和材料方面的資金和時間。由此產(chǎn)生的小系統(tǒng)尺寸使其適合在機械臂中集成驅(qū)動器。
與具有類似額定值的IGBT相比，根據(jù)為CoolSiC選擇的功率類型，可以在相同的外形尺寸下實現(xiàn)更高的電流，同時仍然顯著低于具有SiC MOSFET（~40~60K）（105K）恒定結(jié)溫的IGBT。對于給定的器件尺寸，使用SiC MOSFET無需風扇也可以驅(qū)動更高的電流。

從我們在家里和廚房使用的電氣設(shè)備到我們駕駛的汽車（包括汽油動力、混合動力和全電動汽車）以及制造智能手機的工廠，電動機幾乎存在于現(xiàn)代文明的方方面面。雖然有些電機是非常簡單的，有些是非常復(fù)雜的，他們都有一個共同點，他們都需要控制。
其他電機應(yīng)用，如當今工業(yè)工廠中的電機，需要復(fù)雜的電機控制來提供高精度、高速的電機控制活動。在直流電機和電池供電電機應(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)點包括提高系統(tǒng)效率和消除大型無源元件，即電解電容器和輸入電感器。

審核編輯 黃宇