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寬能隙半導體以三種方式改善電動車性能並加速其重要性

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科技產業資訊室 (iKnow) - Kyle 發表於 2021年10月25日

圖、寬能隙半導體以三種方式改善電動車性能並加速其重要性
 
根據研究,寬能隙半導體(SiC或GaN)能夠透過三種方式改善電動車性能:

1.實踐更快的充電能力

ON Semiconductor公司已經推出了一種SiC充電模組,與矽相比,該模組可將傳導耗損降低100倍。由於這一優勢結合了更快的切換速度,因此才能夠顯著提高充電效率。

至於GaN MOSFET和GaN FET(場效應電晶體),亦可用在3級充電系統,使得每分鐘充電可提供高達20英哩的里程,這也是其非常適合應用在快速充電系統的原因。

2.可達到更佳的持續性與可靠性

隨著電動車逐漸走向主流市場,人們除了希望電動車具有較高的性能之外,可持續性通常在他們的購買決策中發揮著關鍵角色。根據Bristol大學的研究人員以世界首創之量化半導體內部電場方法,測量其使用的GaN以及其他非矽材料何時容易出現故障。

這種方法意味著使用寬能隙半導體之電動車和許多其他應用(從飛機到節能發電站)中的電子設備變得更具效率。因為減少能源損失也最大限度地減少了社會對可用資源的依賴,帶來了更多的可持續性。畢竟,根據預測到2030年功率電子設備將佔據80%的電力,因此持續性與可靠性相當重要。

3.提供更長的行車距離

2021年的一項研究發現,電動車續航里程和隨時可以獲得充電的充電站是影響車主購買電動車的兩個重要因素。根據調查,電動車中實際的電池續航里程約佔人們對其電動車總體滿意度的20%而已。

這也是為什麼特斯拉的電動車銷售相對佳的關鍵因素,因為特斯拉電動車的續航里程通常比起其他車廠高,且擁有方便的充電地點。當然這要歸功於特斯拉在其電動車中使用寬能隙半導體的緣故。

德國Fraunhofer可靠性與微整合研究所IZM正在採取與特斯拉類似的方法。它專注於在功率變壓器中使用寬能隙半導體中的SiC,並確定其能夠最好地保持冷卻,以降低功率耗損。最終其通過這種方式所優化出來的動力傳動系統,使得電動車的續航里程擴大了6%。

事實證明,寬帶隙半導體在提高電動汽車性能方面至關重要。隨著各大車廠都將電動車當成未來發展趨勢之下,寬能隙半導體的性能改善將指日可待,也減少人們對於化石燃料的依賴,進一步推升綠色能源的未來。(726字)


參考資料:
3 Ways Wide-Bandgap Semiconductors Improve Electric Vehicle Performance. Semiconductor Digest, 2021/10/21



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