功率器件的演变

本文讨论了全球电力需求的增长趋势及其对电力基础设施的影响，特别是在中产阶级增加和汽车、暖通空调（HVAC）以及工业驱动更加电气化的背景下。文章强调了提高每个功率级（发电、配电、转换和消耗）的能效对于减轻整个电力基础设施负担的重要性，并指出减少每一功率级产生的废热对于减少能源浪费具有重大影响。 文章介绍了功率半导体器件的演变，包括MOSFET、超级结MOSFET、IGBT以及宽禁带（WBG）技术，如碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）。这些技术的发展为电力电子器件提供了更高的能效和功率密度，尤其是在高频开关和低反向恢复电流方面。WBG技术的主要优势在于其在高频下高效开关的能力，这可以直接转化为电源中更小的无源和磁性元件，以及在各种电源拓扑结构中代替二极管，提高整体能效。 文章还强调了功率半导体技术的发展是由终端市场需求驱动的，并且每个垂直行业、市场或应用都有其特定的功率需求。WBG功率晶体管的开发为原始设备制造商（OEM）提供了更广泛的开关方案选择，可以在现有应用中提供更高的能效和功率密度，同时也实现了全新的用电方式。 在汽车行业，随着混合动力汽车和纯电动汽车的发展，需要AC-DC和DC-DC转换用于车载电池充电和电动机驱动。此外，可再生能源在整个电力基础设施中的比重不断增长，这要求逆变器能够将低电压、高电流的直流电转换为交流电供更广泛的电网使用。