Aplicación de SiC y GaN en vehículos eléctricos.

SicLos MOSFET son transistores que ofrecen alta densidad de potencia, eficiencia mejorada y bajas tasas de falla a altas temperaturas. Estas ventajas de los MOSFET de SiC aportan numerosos beneficios a los vehículos eléctricos (EV), incluida una mayor autonomía de conducción, una carga más rápida y vehículos eléctricos con batería (BEV) potencialmente de menor coste. Durante los últimos cinco años,SicLos MOSFET se han utilizado ampliamente en la electrónica de potencia de los vehículos eléctricos en vehículos de fabricantes de equipos originales como Tesla y Hyundai. De hecho, los inversores de SiC representaron el 28% del mercado de BEV en 2023.

GaNLos HEMT son una tecnología más nueva que probablemente será el próximo gran disruptor en el mercado de vehículos eléctricos. Los HEMT de GaN ofrecen un rendimiento de eficiencia superior, pero aún enfrentan desafíos importantes en su adopción, como las capacidades máximas de manejo de energía. Existe una superposición considerable entre los MOSFET de SiC y los HEMT de GaN, y ambos tendrán un lugar en el mercado de semiconductores de potencia para automóviles.

A medida que las instalaciones crecen rápidamente, se han superado las barreras al rendimiento, la confiabilidad y la capacidad de producción de los MOSFET de SiC, y su costo se ha reducido significativamente. Aunque el precio medio de los MOSFET de SiC sigue siendo 3 veces más caro que el del IGBT de Si equivalente, sus características lo hacen popular entre fabricantes como Tesla, Hyundai y BYD. Otras empresas también han anunciado la futura adopción de MOSFET de SiC, incluidas Stellantis, Mercedes-Benz y la Alianza Renault-Nissan-Mitsubishi.

SicLos MOSFET tienen un factor de forma más pequeño y también pueden reducir el tamaño de los componentes pasivos que los acompañan, como los inductores de los inversores de tracción. Al reemplazar los IGBT de Si en el inversor con MOSFET de SiC, los BEV pueden ser más livianos y eficientes, y su alcance puede aumentarse en aproximadamente un 7 %, abordando las preocupaciones de los consumidores sobre el alcance. Por otro lado, utilizando MOSFET de SiC se puede obtener la misma autonomía con una capacidad de batería reducida, lo que ayuda a crear vehículos más ligeros, de menor coste y más sostenibles.

A medida que aumenta la capacidad de la batería, el ahorro general de energía logrado mediante el usoSicLos MOSFET también aumentan. Inicialmente,SicLos MOSFET y las baterías más grandes se reservaron para vehículos eléctricos de gama media y alta con baterías más grandes. Con nuevos vehículos convencionales y económicos como el MG MG4, BYD Dolphin y Volvo EX30 con capacidades de batería superiores a 50 kWh, los MOSFET de SiC han penetrado en el segmento principal de automóviles de pasajeros en Europa y China. Esto ha ido acompañado de una ventaja adquirida por Estados Unidos, siendo Tesla el primer OEM importante en utilizar MOSFET de SiC en su Modelo 3. Hay informes de que la demanda de MOSFET de SiC se multiplicará por 10 entre 2023 y 2035, impulsada principalmente por la adopción de plataformas de mayor eficiencia y mayor voltaje para su uso en inversores, cargadores a bordo y convertidores DC-DC.

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