高功率元件加速驅動電氣化未來：產業趨勢與挑戰

圖一 : SiC MOSFET的晶圓（安森美半導體提供）

【作者： 王岫晨】

全球正朝向碳中和目標邁進，各大產業也積極推動電氣化轉型，而高功率元件作爲這一進程的核心技術，正在快速變革能源管理與應用的生態系統。從可再生能源發電到電動車(EV)與智慧電網，高功率元件的技術突破不僅加速了電氣化的進程，也帶來了全新的產業挑戰。

推動產業電氣化升級

高功率元件是實現高效能電能轉換的關鍵。傳統的矽基元件在效率與功率密度上的提升已逐漸接近瓶頸，而碳化矽（SiC）與氮化鎵（GaN）等寬能隙材料的導入，則開啓了新的技術可能性。這些元件具有更高的擊穿電壓、更低的導通損耗以及更快的開關速度，讓電力電子系統的效率與可靠性實現了大幅提升。

電動車與充電基礎設施

高功率元件的發展對電動車產業非常重要。SiC元件在電動車逆變器中的應用，顯著提升了電能轉換效率，延長了續航里程；而GaN元件則在直流快充系統中發揮關鍵作用，縮短了充電時間。伴隨電動車市場的持續增長，高功率元件需求量預計將呈現指數級增長。

圖二 : SiC元件在電動車逆變器中提升了電能轉換效率。

可再生能源與能源管理

風能與太陽能的廣泛部署使得功率轉換器與儲能系統的需求不斷增加。高功率元件憑藉高效率和高耐用性的特性，成爲新能源電力轉換器與電池管理系統的理想選擇，進一步提升了能源利用效率並降低了運營成本。

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2025.02(第399期)高功率元件