?。▓D片來源：弗勞恩霍夫應(yīng)用固體物理研究所）

　　據(jù)外媒報道，德國弗勞恩霍夫應(yīng)用固體物理研究所（Fraunhofer IAF）的研究人員成功將電流傳感器,、溫度傳感器以及功率晶體管,、續(xù)流二極管以及柵極驅(qū)動器都集成到了基于GaN的半導(dǎo)體芯片上，從而顯著地提升了用于電壓轉(zhuǎn)換器的氮化鎵功率集成電路（GaN power IC,，即芯片）的功能,。此次研究進展將為研發(fā)更緊湊、更高效的電動汽車車載充電器鋪平道路,。

　　如果電動汽車想要在社會上長期立足,，就需要擁有更加靈活的充電選擇。為了盡可能使用交流電充電樁,、壁掛式充電樁或傳統(tǒng)的插頭插座充電樁,，用戶就需要依賴車載充電器。由于此類技術(shù)是汽車自帶的,，因而必須盡可能地小且輕,，同時成本效益要高。因此,，此類充電器就需要電壓轉(zhuǎn)換器等非常緊湊而高效的電力電子系統(tǒng),。

　　單個芯片上集成多個元件

　　多年來,，弗勞恩霍夫應(yīng)用固體物理研究所（Fraunhofer IAF）都致力于研究電力電子領(lǐng)域的單片集成技術(shù)，即需要將功率元件,、控制電路和傳感器組合在單個半導(dǎo)體芯片上,，該概念利用了半導(dǎo)體材料氮化鎵（gallium nitride，GaN）,。早在2014年,，弗勞恩霍夫應(yīng)用固體物理研究所的研究人員就成功在一個600V的功率晶體管上集成了續(xù)流二極管和柵極驅(qū)動器。2017年,，一個單片GaN半電橋首次以400V電壓運行。

　　弗勞恩霍夫應(yīng)用固體物理研究所的最新研究成果是,，首次成功將電流和溫度傳感器,、600V功率晶體管、續(xù)流二極管和柵極驅(qū)動器都集成至一個GaN功率集成電路上,。作為GaNIAL研究項目的一部分,，研究人員對GaN功率集成電路的全部功能進行了功能驗證，實現(xiàn)了電力電子系統(tǒng)集成技術(shù)的突破,。

　　與傳統(tǒng)的電壓轉(zhuǎn)換器相比,，新研發(fā)的電路不僅具有更高的開關(guān)頻率以及更高的功率密度，還能快速而準確地對芯片本身進行監(jiān)測,。弗勞恩霍夫應(yīng)用固體物理研究所電力電子業(yè)務(wù)部研究員Stefan M?nch強調(diào)表示：“雖然基于GaN的功率電子產(chǎn)品的開關(guān)頻率增加可使得設(shè)計變得越來越緊湊,，但是，同時也對監(jiān)測和控制自己本身提出了更高的要求,?！?/p>

　　以前，電流和溫度傳感器都在GaN芯片外部進行工作,，現(xiàn)在集成了電流傳感器就可以對晶體管電流進行無反饋測量,，實現(xiàn)閉環(huán)控制和短路保護功能，此外,，與傳統(tǒng)的外部電流傳感器相比,，節(jié)省了芯片的空間。而集成了溫度傳感器就可以直接測量功率晶體管的溫度,，由于單片集成電路消除了傳感器與測量點之間因距離產(chǎn)生的溫度差,，因而，與以前的外部傳感器相比,，集成了溫度傳感器就可以更快,、更準確地反映出熱臨界點。

　　為GaN芯片設(shè)計和集成電路的M?nch表示：“將GaN芯片與傳感器和控制電路整體集成可節(jié)省芯片表面的空間,，降低裝配成本,，提高可靠性,。對于需要在有限空間內(nèi)安裝大量非常小而高效的系統(tǒng)的應(yīng)用來說，這點至關(guān)重要,?！痹揋aN芯片尺寸大小僅為4x3 mm?，為進一步研發(fā)更加緊湊的車載充電器奠定了基礎(chǔ),。