提高功率密度的路線圖從降低傳導(dǎo)動(dòng)態(tài)損耗開始。與碳化硅相比，氮化鎵可以顯著降低動(dòng)態(tài)損耗，因此可以降低整體損耗。因此，這是未來實(shí)現(xiàn)高功率密度的一種方法。

第二個(gè)參數(shù)是整個(gè)逆變器堆棧的厚度；具有扁平而薄的逆變器外殼的設(shè)計(jì)很重要。第三種可能性是提高操作溫度。高溫路線圖要求器件在 175°C 下運(yùn)行，未來甚至在 200°C 下運(yùn)行。

對于第一個(gè)方面，減少損耗，我們需要轉(zhuǎn)向基于碳化硅和氮化鎵的功率器件。對于 EV 應(yīng)用，我們將討論 600 至 1,200 V 范圍內(nèi)的器件。在這里，碳化硅和氮化鎵器件甚至可以勝過 IGBT 等硅雙極器件，從而大大降低了傳導(dǎo)損耗和開關(guān)損耗。

出于幾個(gè)原因，這是正確的。首先，它們是多數(shù)載流子器件，這意味著它們沒有任何少數(shù)載流子存儲效應(yīng)。GaN 的橫向結(jié)構(gòu)使其在動(dòng)態(tài)或開關(guān)損耗方面略勝于碳化硅。與 SiC 等效物（垂直器件、反轉(zhuǎn)通道）相比，600-V GaN 器件的高遷移率二維電子氣通道可實(shí)現(xiàn)更低的通道電阻，因此芯片尺寸更小，橫向結(jié)構(gòu)還允許更低的電容。

查看導(dǎo)通電阻乘以輸入電容、輸出電容和反向恢復(fù)特性，我們發(fā)現(xiàn) 600V GaN 和 SiC 寬帶隙器件的性能優(yōu)于硅超結(jié)等效器件。R _on × C _iss表示驅(qū)動(dòng)門回路的速度。SiC 和 GaN 產(chǎn)生更快的柵極環(huán)路，降低了開關(guān)損耗，但 GaN 明顯優(yōu)于 SiC，部分原因是橫向結(jié)構(gòu)，部分原因是使用的設(shè)計(jì)規(guī)則是深亞微米 CMOS。第二個(gè)品質(zhì)因數(shù)是 R _on × C _oss。這再次減少了周轉(zhuǎn)損耗，因?yàn)殡娙輰⒋鎯δ芰?，?dāng)您打開設(shè)備時(shí)這些能量會消散。三是反向恢復(fù)特性（R _on× Q _rr ); 在這里，碳化硅明顯優(yōu)于硅，而 GaN 略優(yōu)于 SiC。因此，我們可以看到，GaN 和 SiC 中的反向恢復(fù)基本被消除了。在 20 kHz（這是 EV 逆變器的典型頻率）下，開關(guān)損耗幾乎可以忽略不計(jì)，因此傳導(dǎo)損耗將開始主導(dǎo)整體損耗。這些I ² R 損耗可以通過并聯(lián)使用越來越多的設(shè)備來成比例地減少，只要有足夠的空間將設(shè)備放入您的AV逆變器中，這當(dāng)然與功率密度直接相關(guān)。

當(dāng)然，提高功率密度的一個(gè)重要參數(shù)是封裝形式因素，或器件的厚度。在這里，我們再次認(rèn)為 GaN 比碳化硅具有優(yōu)勢。

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