面对日新月异的技术，SiC FET（MOSFET）和横向GaN HEMT仍然是功率开关技术中最重要的器件之一。随着该领域的最新进展，SiC和GaN在提高包括高功率应用的功率器件和电路的性能方面发挥了巨大作用。此外，这些装置表现出更高的效率，大大降低了生产和实施成本。

SiC-FET（MOSFET）和横向GaN-HEMT是在功率半导体领域取得重大成就的两种组件。与传统的SiC晶片相比，GaN晶片可以在类似的环境中工作，在耐用性和电压降额方面的故障率要低得多。所有功率都在600到1200伏之间运行，因此基于SiC和GaN的器件，如JFET、MOSFET和IGBT，在这个电压范围内得到了极大的改进。

一电力开关设备的竞争形势
漏极和源极之间的导通电阻值（RDS，on）非常适合多个MOSFET，包括Infineon CoolMOS系列MOSFET。现代SiC开关概念有望将导通电阻降低5倍，但不幸的是，这被650V器件的高SiC面积成本所消耗。理想的导通电阻值为1Ωmm²，为了达到这个值，通过补偿精度降低了单元的间距。实验期间的观察表明，存储在最近开发的器件的输出电容或Eoss值中的能量减少了两倍，这使其与SiC和GaN的值更相似。

二IGBT
利用局部等离子体密度，正在改进和升级650V-1700V额定IGBT的功率密度，以提高效率。在许多情况下，这些器件受到高产生电流和相关的低短路有效性的抑制。这似乎是一个限制，但可以通过适当的扩散焊接、烧结和更厚的正面电源金属作为临时散热器来解决。IGBT的另一个缺点是缺少集成的续流，这意味着零反向导通电压。因此，IGBT总是优于所有其他功率开关技术。不幸的是，在所有电流改进的情况下，WBG开关提供了十分之一的开关损耗，如果并且只有当dV/it较高并且组件设置的电感较小时。

输出电容中存储的能量的比较。图2（b）：存储在输出电容中的电荷的比较
除此之外，所有IGBT损耗都是双极性的，由于少数载流子的不断增加，这种器件总是依赖于T。这导致温度问题增加了40-50%。此外，反向导通IGBT被认为是在关断二极管之前降低少数载流子密度的有源栅极控制。因此，这种益处取决于静态和动态损耗之间的比率，该比率可以是dI/dt或dv/dt梯度。

GaN（氮化镓）比SiC具有更大的优势，但同时也是比SiC更难结晶和加工的材料。HEMT技术仅在生长GaN晶体的衬底的表面上形成元件。GaN HEMT与其他HEMT的不同之处在于，它们具有非常低的栅极和零恢复损耗，并且在其他HEMT中表现出破坏性的击穿而不是雪崩。这些器件基于具有低Rds的n异质外延材料生长，以允许高电流密度，但它们受到低热电容的阻碍。GaN HEMT中发生的开关损耗都与温度无关，因为它纯粹是类似于MOSFET的电容损耗。GaN HEMT会导致热失控的风险，导致损坏以及短路的可能性。这在驱动器中用完了，交流断电后的PFC。

五结论

上表显示了各种设备及其电压范围和各自的属性。

SiC基IGBT被认为是适用于400V-6.5kV高压范围的最佳器件，而GaN-on-Si-HETs被认为是最适用于400V至6.5kV高压区域的器件。考虑到这一点，GaN-on-Si HEMT被认为是30V-600V电压范围的理想器件。如果把成本作为一个标准放在一边，SiC器件在所有方面都占据了上风。基于SiC的器件具有在高电压范围内工作而不损失其阻挡能力的优点。

这在一开始是可能的，因为可以获得更大晶片直径（150mm和200mm）的廉价GaN衬底。然后，GaN将使其有可能扩展到650V以上的更高电压等级，从而也将达到SJ和IGBT技术的边界。有很多方法可以提高设备的生产率，但由于制造成本的增加，这些方法的可行性是面临的挑战。总的来说，设备的价格越来越有竞争力，设备特定应用程序的独特性的重要性也在上升。为了提高功率器件的效率和可靠性，必须对功率半导体技术中使用的各种材料进行更多的研究和开发。