世界各地幾乎所有的政府/機構都承諾要減少溫室氣體的排放。在所有這些承諾中，也許歐盟（EU）所做的最雄心勃勃，該組織已確定了到2050年將排放水平降低80％的目標。為達成這一目標，汽車行業將需要大量節能。美國也通過公司平均燃油經濟性（CAFE）標準做出對于降低排放的承諾，當然這些標準和數據還在被現政府審查。如果歐盟和美國繼續保持這種目前的態勢，汽車制造商將面臨巨大的壓力，需要竭盡全力實現更高的燃油經濟性。

　　這只是短期策略，從長遠來看，將需要采用更多的電動汽車（EV）和混合動力汽車（HEV）以便能夠達成現有的目標。彭博新能源金融（Bloomberg New Energy Finance）研究發現，到2040年，全球電動汽車的出貨量將達到約4100萬輛，占汽車總出貨量的35％，這與當今電動汽車的出貨量相比大幅增加。目前全球只有兩個國家的電動汽車市場占有率較高：挪威為20％，荷蘭為10％左右。其他大多數主要領先國家的電動汽車市場占有率均低于1.5％，這些主要的經濟體包括美國、德國、中國、法國、日本和英國。

　　為了提升電動汽車比較低的市場占有率，電動汽車采用的技術必須要實現重大變革。目前，電動汽車比相同級別的內燃機式發動機汽車更加昂貴，這阻礙了潛在的買家。成本較高的原因主要在于于電動汽車中的功率逆變器和電能存儲設備。除了成本之外，電動汽車還有其他便利性方面的缺陷使其甘拜傳統汽車下風，例如充滿一次電所能行駛的距離以及充電過程所需的時間。成本和便利性方面的問題都歸結于功率電子。

　　如果要電動汽車實現更高的效率，必須采用體積更小、更便宜的逆變器，這也將使汽車行駛更遠的距離。針對這些問題可能已經有相應的解決方案。氮化鎵（GaN）或碳化硅（SiC）等器件的寬帶隙技術（wide bandgap）可以最大限度地降低硅器件固有的功率損耗，這些材料具有比硅器件更高的電子遷移率和更低的RDS（on），兩種材料還具備更高的開關速率和更高的擊穿電壓。

　　采用這些材料來提高總體功率效率還具有其他優勢，特別是在熱管理方面。較低的散熱量降低了對散熱部件的需求，從而降低了相關的物料清單（BOM）成本，而占用的空間也更小。

　　GaN Systems公司基于氮化鎵（GaN）的GS6650x系列晶體管即是能夠提供上述優勢的一個很好的例證。該系列產品專為電動汽車應用中的更高電壓（高達650V）系統而設計，并且采用了該公司專有的Island Technology技術，可在芯片上垂直地汲取電流，不再需要總線，從而節省更多空間和重量。這種技術還可以降低電感損耗，達到較高的品質因數（FoM），從而降低了對飽和電壓和開關損耗進行權衡的需求。該系列器件采用GANPX?封裝，在保持較小封裝尺寸的同時，也使電感和熱阻最小化。

　　這種技術的另一個很好的例證是松下的X-GaN?功率晶體管系列。這些晶體管的擊穿電壓也高達600V以上，而且外形小巧，運行所需的無源元件數量極少。

　　圖1：用于混合動力/電動汽車設計的GaN Systems公司的GS6650x系列氮化鎵晶體管。

　　圖2：傳統基于MOS的硅晶體管與松下X-GaN?器件的比較。

　　另一家公司GeneSiC則專注于碳化硅（SiC）技術，其GA100SIC系列高級IGBT能夠提供低損耗運行。具備這種能力的一個原因是，GeneSiC公司已投資開發用基于SiC的肖特基整流器來取代通常的硅基續流二極管（freewheeling diode），因此大大提高了開關性能。希望通過這些例子能夠闡述SiC和GaN技術領域的最新進展，在電動汽車系統設計人員實施未來幾代的功率逆變器設計時，這些例證也能夠為他們提供非常具有競爭力的優勢。

　　由于能夠增大電動汽車的行駛距離，減少充電時間，采用碳化硅和氮化鎵技術制造的元件注定會激發電動汽車市場的潛力。這些元件能夠輕松支持更高電壓，并具有更快的開關速度，能夠為構建未來幾代混合動力/電動汽車動力系統提供一個強有力的平臺。總之，寬帶隙化合物已經顯示出巨大的潛在優勢，能夠幫助汽車行業實現國際立法機構設定的雄心勃勃的目標。