Application du SiC et du GaN dans les véhicules électriques

SiCLes MOSFET sont des transistors offrant une densité de puissance élevée, un rendement amélioré et de faibles taux de défaillance à haute température. Ces avantages des MOSFET SiC apportent de nombreux avantages aux véhicules électriques (VE), notamment une autonomie plus longue, une charge plus rapide et des véhicules électriques à batterie (BEV) potentiellement moins coûteux. Au cours des cinq dernières années,SiCLes MOSFET ont été largement utilisés dans l’électronique de puissance des véhicules électriques des véhicules de constructeurs tels que Tesla et Hyundai. En fait, les onduleurs SiC représentaient 28 % du marché BEV en 2023.

GaNLes HEMT sont une technologie plus récente qui sera probablement le prochain perturbateur majeur sur le marché des véhicules électriques. Les GaN HEMT offrent des performances d'efficacité supérieures, mais sont toujours confrontés à des défis importants lors de leur adoption, tels que les capacités ultimes de gestion de la puissance. Il existe un chevauchement considérable entre les MOSFET SiC et les HEMT GaN, et les deux auront leur place sur le marché des semi-conducteurs de puissance automobile.

À mesure que les installations se développent rapidement, les obstacles aux performances, à la fiabilité et à la capacité de production du MOSFET SiC ont été surmontés et son coût a considérablement diminué. Bien que le prix moyen des MOSFET SiC soit encore 3 fois plus cher que celui du Si IGBT équivalent, ses caractéristiques le rendent populaire auprès de fabricants tels que Tesla, Hyundai et BYD. D'autres sociétés ont également annoncé l'adoption future des MOSFET SiC, notamment Stellantis, Mercedes-Benz et l'Alliance Renault-Nissan-Mitsubishi.

SiCLes MOSFET ont un facteur de forme plus petit et peuvent également réduire la taille des composants passifs qui les accompagnent, tels que les inducteurs dans les onduleurs de traction. En remplaçant les IGBT Si dans l'onduleur par des MOSFET SiC, les BEV peuvent être plus légers et plus efficaces, et leur portée peut être augmentée d'environ 7 %, répondant ainsi aux préoccupations des consommateurs concernant la portée. D’un autre côté, en utilisant des MOSFET SiC, la même autonomie peut être obtenue avec une capacité de batterie réduite, contribuant ainsi à créer des véhicules plus légers, moins coûteux et plus durables.

À mesure que la capacité de la batterie augmente, les économies d'énergie globales réalisées grâce à l'utilisationSiCLes MOSFET augmentent également. Initialement,SiCLes MOSFET et les batteries plus grosses étaient réservés aux véhicules électriques de milieu à haut de gamme dotés de batteries plus grosses. Avec de nouveaux véhicules grand public et économiques tels que le MG MG4, le BYD Dolphin et le Volvo EX30 dotés de capacités de batterie supérieures à 50 kWh, les MOSFET SiC ont pénétré le segment grand public des voitures particulières en Europe et en Chine. Cela s'est accompagné d'une avance prise par les États-Unis, Tesla étant le premier grand équipementier à utiliser des MOSFET SiC dans son modèle 3. Selon certaines informations, la demande de MOSFET SiC sera multipliée par 10 entre 2023 et 2035, principalement en raison de l'adoption de plates-formes à plus haut rendement et à tension plus élevée pour une utilisation dans les onduleurs, les chargeurs embarqués et les convertisseurs DC-DC.

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