Aplicação de SiC e GaN em veículos elétricos

SiCMOSFETs são transistores que oferecem alta densidade de potência, maior eficiência e baixas taxas de falha em altas temperaturas. Essas vantagens dos MOSFETs de SiC trazem inúmeros benefícios aos veículos elétricos (EVs), incluindo maior autonomia, carregamento mais rápido e veículos elétricos a bateria (BEVs) de custo potencialmente mais baixo. Nos últimos cinco anos,SiCOs MOSFETs têm sido amplamente utilizados na eletrônica de potência de veículos elétricos em veículos de OEMs como Tesla e Hyundai. Na verdade, os inversores SiC representaram 28% do mercado de BEV em 2023.

GaNHEMTs são uma tecnologia mais recente que provavelmente será o próximo grande disruptor no mercado de EV. Os HEMTs GaN oferecem desempenho de eficiência superior, mas ainda enfrentam desafios significativos na adoção, como recursos avançados de manuseio de energia. Há uma sobreposição considerável entre os MOSFETs de SiC e os HEMTs de GaN, e ambos terão um lugar no mercado de semicondutores de potência automotiva.

À medida que as instalações aumentam rapidamente, as barreiras ao desempenho, à confiabilidade e à capacidade de produção do SiC MOSFET foram eliminadas e seu custo caiu significativamente. Embora o preço médio dos MOSFETs de SiC ainda seja 3 vezes mais caro que o equivalente de Si IGBT, suas características o tornam popular entre fabricantes como Tesla, Hyundai e BYD. Outras empresas também anunciaram a adoção futura de MOSFETs SiC, incluindo Stellantis, Mercedes-Benz e a Aliança Renault-Nissan-Mitsubishi.

SiCOs MOSFETs têm um formato menor e também podem reduzir o tamanho dos componentes passivos que os acompanham, como indutores em inversores de tração. Ao substituir os IGBTs de Si no inversor por MOSFETs de SiC, os BEVs podem ser mais leves e mais eficientes, e seu alcance pode ser aumentado em cerca de 7%, atendendo às preocupações dos consumidores sobre o alcance. Por outro lado, ao utilizar MOSFETs de SiC, o mesmo alcance pode ser obtido com uma capacidade de bateria reduzida, ajudando a criar veículos mais leves, de menor custo e mais sustentáveis.

À medida que a capacidade da bateria aumenta, a poupança global de energia obtida através da utilizaçãoSiCOs MOSFETs também aumentam. Inicialmente,SiCMOSFETs e baterias maiores foram reservados para EVs de médio a alto padrão com baterias maiores. Com novos veículos convencionais e econômicos, como o MG MG4, BYD Dolphin e Volvo EX30 com capacidades de bateria superiores a 50 kWh, os MOSFETs SiC penetraram no segmento convencional de automóveis de passageiros na Europa e na China. Isto foi acompanhado por uma liderança conquistada pelos Estados Unidos, com a Tesla sendo o primeiro grande OEM a usar MOSFETs de SiC em seu Modelo 3. Há relatos de que a demanda por MOSFETs de SiC crescerá 10 vezes entre 2023 e 2035, impulsionada principalmente por a adoção de plataformas de maior eficiência e maior tensão para uso em inversores, carregadores de bordo e conversores DC-DC.

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