?。▓D片來源：弗勞恩霍夫應(yīng)用固體物理研究所）

　　據(jù)外媒報(bào)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(dòng)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(jìn)展將為研發(fā)更緊湊,、更高效的電動(dòng)汽車車載充電器鋪平道路。

　　如果電動(dòng)汽車想要在社會(huì)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(shí)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(gè)芯片上集成多個(gè)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(gè)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(gè)600V的功率晶體管上集成了續(xù)流二極管和柵極驅(qū)動(dòng)器,。2017年，一個(gè)單片GaN半電橋首次以400V電壓運(yùn)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(dòng)器都集成至一個(gè)GaN功率集成電路上,。作為GaNIAL研究項(xiàng)目的一部分，研究人員對(duì)GaN功率集成電路的全部功能進(jìn)行了功能驗(yàn)證,，實(shí)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(zhǔn)確地對(duì)芯片本身進(jìn)行監(jiān)測(cè),。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(qiáng)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(jì)變得越來越緊湊，但是,，同時(shí)也對(duì)監(jiān)測(cè)和控制自己本身提出了更高的要求,。”

　　以前,，電流和溫度傳感器都在GaN芯片外部進(jìn)行工作,，現(xiàn)在集成了電流傳感器就可以對(duì)晶體管電流進(jìn)行無反饋測(cè)量，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制和短路保護(hù)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(cè)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(cè)量點(diǎn)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(zhǔn)確地反映出熱臨界點(diǎn),。

　　為GaN芯片設(shè)計(jì)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(duì)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(diǎn)至關(guān)重要,。”該GaN芯片尺寸大小僅為4x3 mm?,，為進(jìn)一步研發(fā)更加緊湊的車載充電器奠定了基礎(chǔ),。