芯干线GaN/SiC功率器件如何优化开关损耗

在功率器件的世界里，开关损耗是一个绕不开的关键话题。

对于追求高效能的现代电子设备而言，理解并优化开关损耗至关重要。

PART.01功率器件的 “开关损耗” 究竟是什么？

功率器件在电路中承担着控制电流通断的重任。开关损耗，简单来说，就是功率管在开通和关断过程中产生的功率损耗，它包括开通损耗和关断损耗。

当功率管开通时，其电压不会瞬间降至零，电流也不会立刻上升到负载电流，二者存在一个交叠区，此时便产生了开通损耗。同理，关断时，功率管的电流不会马上变为零，电压却已开始上升，这一过程同样会导致损耗，即关断损耗。

另外，在开关电源中，对大型mos管进行开关操作时，对寄生电容的充放电也会引发开关损耗。开关损耗与开关频率成正比，频率越高，损耗越大。

在硬开关电路中，每次开关动作的导通和关断过程中，电压与电流的交叠会产生开关损耗。开关损耗的计算公式为：单次开关损耗×开关频率。当开关频率提高时，单位时间内的开关次数增加，由于硬开关的每次动作的损耗（由电压、电流的交叠时间决定）基本固定，总开关损耗会与频率成正比增加‌。而且，一般情况下，截止损耗要比导通损耗大得多。

PART.02 GaN/SiC 如何优化开关损耗？

GaN作为第三代半导体材料，具有卓越的性能。其电子迁移率极高，这使得功率器件能够在更短的时间内完成开关动作。开关时间大幅缩短，意味着电流与电压交叠的时间减少，从而直接降低了开关损耗。并且，GaN晶体管没有体二极管，避免了体二极管反向恢复过程中产生的额外损耗。

在实际应用中，例如在高频开关电源里，使用GaN功率器件，开关频率可以轻松提升至几百kHz甚至更高，同时保持较低的开关损耗，极大地提高了电源的转换效率。

SiC同样是优化开关损耗的一把好手。它的击穿电场强度高，能够承受更高的电压，降低了器件导通电阻。在开关过程中，较低的导通电阻意味着更小的电流损耗。而且，SiC MOSFET的体二极管反向恢复时间极短，减少了关断时的损耗。

当应用于高压大功率场景，如电动汽车的充电桩、工业逆变器等，SiC功率器件凭借其低开关损耗的特性，能显著提升系统效率，减少能源浪费。

PART.03芯干线：将 GaN/SiC 优势发挥到极致

芯干线专注于功率器件领域，深刻洞察GaN和SiC的潜力，并将其充分运用到产品中。我们的GaN和SiC功率器件产品，经过精心设计与严格测试，在优化开关损耗方面表现出色。

以芯干线的氮化镓充电器为例，利用GaN材料低开关损耗的特性，实现了高功率输出与快速充电，同时保持小巧的体积和较低的发热。在工业应用中，芯干线的碳化硅功率模块，助力提升电力转换系统的效率，降低运营成本。

‌芯干线GaN/SiC功率器件产品通过采用高频、高压、高温下的高性能材料，提升产品性能，降低系统损耗，从而显著提高了功率转换效率‌。所以，选择芯干线的GaN/SiC功率器件产品，就是选择高效、低耗的解决方案，为您的电子设备和系统注入强大动力，开启节能高效的新征程。

关于芯干线

芯干线科技是一家由功率半导体资深海归博士、电源行业市场精英和一群有创业梦想的年轻专业人士所创建宽禁带功率器件原厂。2022年被评为规模以上企业，2023年国家级科技型中小企业、国家级高新技术企业，通过了ISO9001生产质量管理体系认证。在2024年通过了IATF16949汽车级零部件生产质量管理体系认证。

公司自成立以来，深耕于功率半导体Si MOS & IGBT、GaN HEMT、SiC MOS & SBD、IGBT 和 SiC Module等功率器件及模块的研发和销售。产品被广泛应用于消费、光伏、储能、汽车、Ai服务器、工业自动化等能源电力转换与应用领域。

公司总部位于南京，分公司遍布深圳、苏州、江苏等国内多地，并延伸至北美与台湾地区，业务版图不断拓展中。