半導(dǎo)體的關(guān)鍵特性是能帶隙，能帶動電子進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)所需的能量。寬帶隙（WBG）可以實(shí)現(xiàn)更高功率，更高開關(guān)速度的晶體管，WBG器件包括氮化鎵（GaN）和碳化硅（SiC），以及其他半導(dǎo)體。

GaN和SiC半導(dǎo)體材料可實(shí)現(xiàn)比硅基表親更小，更快，更可靠的器件，并具有更高的效率，這些功能使得在各種電源應(yīng)用中減少重量，體積和生命周期成本成為可能。 Si，SiC和GaN器件的擊穿電壓和導(dǎo)通電阻。

Si，SiC和GaN的特性比較

氧化鎵（GaO）是另一種帶隙較寬的半導(dǎo)體材料，GaO的導(dǎo)熱性較差，但其帶隙（約4.8 eV）超過SiC，GaN和Si，但是，GaO在成為主要動力之前將需要更多的研發(fā)工作。系統(tǒng)參與者。

碳化硅與Si相比，SiC具有：

1.導(dǎo)通電阻降低兩個數(shù)量級

2.電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中的功率損耗較少

3.更高的熱導(dǎo)率和更高的溫度工作能力

4.由于其物理特性固有的材料優(yōu)勢而提高了性能

SiC在600 V和更高額定擊穿電壓器件中的半導(dǎo)體材料方面勝過Si.Si在600V和1200V額定功率的SiC肖特基二極管已經(jīng)上市，被公認(rèn)為是提高功率轉(zhuǎn)換器效率的最佳解決方案。

SiC的設(shè)計(jì)障礙是低水平寄生效應(yīng)，如果內(nèi)部和外部寄生效應(yīng)過多，它們的性能可能會下降到硅器件的性能，并可能會導(dǎo)致電路故障。傳導(dǎo)EMI會伴隨SiC MOSFET產(chǎn)生的快速電壓和電流開關(guān)瞬變，內(nèi)部和外部SiC寄生效應(yīng)會受到這些開關(guān)瞬變的影響，并且是EMI的主要原因。系統(tǒng)封裝配置有助于降低EMI，例如三維空間。利用多層PCB技術(shù)和表面貼裝技術(shù)（SMT）組件的布局。

可以使用導(dǎo)電材料的屏障來阻擋EMI。通常將此屏蔽應(yīng)用于外殼以將電氣設(shè)備與其周圍環(huán)境隔離開來，并應(yīng)用于電纜以將電線與電纜所穿過的環(huán)境隔離開來。

SiC MOSFET可作為1200V，20A器件提供，在+ 15V柵極-源極電壓下具有100mΩ。此外，固有的導(dǎo)通電阻降低也使SiC MOSFET的導(dǎo)通電阻大大降低。在25°C至150°C的溫度范圍內(nèi)，SiC的變化范圍為20％，而Si的變化范圍為200％至300％.SiC MOSFET管芯能夠在200°C以上的結(jié)溫下工作。該技術(shù)還得益于固有的低柵極電荷，它可以使用高開關(guān)頻率，從而允許使用較小的電感器和電容器。

相較于SiC的發(fā)展，GaN功率元件是個后進(jìn)者，它是一種擁有類似于SiC性能優(yōu)勢的寬能隙材料，但擁有更大的成本控制潛力，尤其是高功率的硅基GaN由于具有更大輸出功率與更快作業(yè)頻率，已被看好可取代硅元件成為下一世代的功率元件。近年來全球?qū)τ诙际谢A(chǔ)建設(shè)、新能源、節(jié)能環(huán)保等方面的政策支持，擴(kuò)大對于SiC/GaN等高性能功率元件的需求，將進(jìn)一步促進(jìn)SiC/GaN功率元件的發(fā)展。