Applicazione di SiC e GaN nei veicoli elettrici

SiCI MOSFET sono transistor che offrono un'elevata densità di potenza, una migliore efficienza e bassi tassi di guasto alle alte temperature. Questi vantaggi dei MOSFET SiC apportano numerosi vantaggi ai veicoli elettrici (EV), tra cui un'autonomia di guida più lunga, una ricarica più rapida e veicoli elettrici a batteria (BEV) potenzialmente a costi inferiori. Negli ultimi cinque anni,SiCI MOSFET sono stati ampiamente utilizzati nell'elettronica di potenza dei veicoli elettrici in veicoli di OEM come Tesla e Hyundai. Infatti, gli inverter SiC rappresentavano il 28% del mercato BEV nel 2023.

GaNGli HEMT sono una tecnologia più recente che probabilmente rappresenterà il prossimo grande disgregatore nel mercato dei veicoli elettrici. Gli HEMT GaN offrono prestazioni di efficienza superiori, ma devono ancora affrontare sfide significative in fase di adozione, come le massime capacità di gestione della potenza. Esiste una notevole sovrapposizione tra i MOSFET SiC e gli HEMT GaN, ed entrambi avranno un posto nel mercato dei semiconduttori di potenza per il settore automobilistico.

Con la rapida crescita delle strutture, gli ostacoli alle prestazioni, all’affidabilità e alla capacità di produzione dei MOSFET SiC sono stati affrontati e i loro costi sono diminuiti in modo significativo. Sebbene il prezzo medio dei MOSFET SiC sia ancora 3 volte più alto dell'equivalente Si IGBT, le sue caratteristiche lo rendono popolare tra produttori come Tesla, Hyundai e BYD. Anche altre aziende hanno annunciato la futura adozione di MOSFET SiC, tra cui Stellantis, Mercedes-Benz e l'Alleanza Renault-Nissan-Mitsubishi.

SiCI MOSFET hanno un fattore di forma più piccolo e possono anche ridurre le dimensioni dei componenti passivi associati come gli induttori negli inverter di trazione. Sostituendo gli IGBT Si nell'inverter con MOSFET SiC, i BEV possono essere più leggeri ed efficienti e la loro portata può essere aumentata di circa il 7%, rispondendo alle preoccupazioni dei consumatori sulla portata. D’altro canto, utilizzando i MOSFET SiC, è possibile ottenere la stessa autonomia con una capacità della batteria ridotta, contribuendo a creare veicoli più leggeri, a basso costo e più sostenibili.

All'aumentare della capacità della batteria, il risparmio energetico complessivo ottenuto utilizzandoSiCAumentano anche i MOSFET. Inizialmente,SiCI MOSFET e le batterie più grandi erano riservati ai veicoli elettrici di fascia medio-alta con batterie più grandi. Con i nuovi veicoli tradizionali ed economici come MG MG4, BYD Dolphin e Volvo EX30 con capacità della batteria superiori a 50 kWh, i MOSFET SiC sono penetrati nel segmento delle autovetture tradizionali in Europa e Cina. Ciò è stato accompagnato da un vantaggio acquisito dagli Stati Uniti, con Tesla che è stato il primo grande OEM a utilizzare MOSFET SiC nel suo Modello 3. Secondo alcuni rapporti, la domanda di MOSFET SiC crescerà di 10 volte tra il 2023 e il 2035, guidata principalmente da l’adozione di piattaforme a maggiore efficienza e tensione più elevate da utilizzare in inverter, caricabatterie di bordo e convertitori DC-DC.

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