电力电子技术创新不仅对能源转型的成功至关重要，也为欧洲经济发展提供可持续的支持。据外媒报道，弗劳恩霍夫应用固体物理研究所（The Fraunhofer Institute for Applied Solid State Physics IAF，Fraunhofer IAF）开发基于宽带隙化合物半导体氮化镓（GaN）的电力电子元件，以推动电动汽车、能源工业和气候技术的进一步发展。

图片来源： Fraunhofer IAF

最近，Fraunhofer IAF在高压和低压元件方面取得了重大进展：在2025年欧洲电子制造技术与系统（PCIM Europe 2025）大会上，研究人员将展示一款阻断电压为1200 V的高度集成双向开关（MBDS)。他们还将演示如何在三电平T型转换器中使用带栅极触点的传统GaN晶体管作为双向开关。这两项成果均属于GaN4EmoBiL项目。

高效电力电子技术助力能源转型，刺激经济增长

“当前关税冲突等地缘政治挑战，为欧洲经济体提供了一个机遇，让他们能够通过开发自主的电力电子解决方案，在能源生产和交通运输等关键领域获得技术优势。”Fraunhofer IAF高频与电力电子业务拓展经理Achim Lösch强调道。

“创新电力电子技术的附加值显而易见：实现更高的功率、更高的效率和更紧凑的设计，能够推动未来相关技术的发展：电动汽车充电速度更快，可再生能源的转换和存储效率更高。在弗劳恩霍夫应用材料研究所，我们正积极致力于通过创新的氮化镓（GaN）基组件，为这些重要领域提供积极的推动力。”Lösch解释道。

集成续流二极管的双向1200 V GaN开关（MBDS)

Fraunhofer IAF的研究人员开发出一种适用于1200 V电压等级的集成续流二极管的GaN MBDS，并成功将其集成到其自主研发的GaN技术中。研究人员采用了Fraunhofer IAF的新型绝缘体上氮化镓（GaN-on-insulator）技术进行制造：采用碳化硅（SiC）和蓝宝石等高绝缘材料作为GaN功率半导体的载体衬底，以改善元件之间的绝缘性并提高击穿电压。

MBDS可阻断电压并在两个方向上传导电流，由于只有一个分裂耗尽区，因此节省了芯片空间并降低了传导损耗。GaN MBDS可用于并网发电和储能功率转换器以及电力驱动系统。在这些应用中，MBDS有助于开发1200 V等级的系统。

开发人员正在积极研发此电压等级的电动汽车，因为提高阻断电压在日常使用方面具有显著优势：由于电阻降低，充电功率增加，运行过程中的能量损耗减少。目前，400 V电动汽车占据市场主导地位，但800 V技术正在逐渐普及。跃升至1200 V对电动汽车的长距离行驶能力和电动卡车的实用价值都有积极的影响。

单栅极GaN HEMT用作低压双向开关

Fraunhofer IAF研究所在双向开关多电平转换器领域也取得了进展，该转换器可阻断高达48 V的电压：研究人员在低压三电平T型转换器中使用基于氮化铝镓/氮化镓（AlGaN/GaN）复合半导体异质结构的传统单栅极HEMT（高电子迁移率晶体管）作为双向开关，从而实现了比此类拓扑结构中双栅极双向晶体管更简单的晶体管控制。与1200 V MBDS一样，这种创新方法除了节省空间的组件设计外，还能实现更简单的控制。