工業應用

碳化矽和氮化鎵為工業驅動賦能

寬帶隙半導體不僅可以節約能源，還可以實現機器人技術所需的小型化驅動。

工業應用面臨著較大的雙重挑戰：提高能源效率的同時，需要減少碳排放。這不僅僅來自於日益增長的社會壓力和愈發嚴格的法律要求，還因為能源是一個主要成本因素。在這種情況下，電力驅動十分關鍵因素，而它們占工業總耗電量的70%左右。根據德國電氣電子和資訊技術委員會（DKE）的資料，到2020年，歐洲工業中使用的電動機要將把大約1470太瓦時轉換成機械能。

生態設計的新要求

歐盟委員會早在2009年就在其第640/2009號條例中提出了對電動機的設計要求，要求其設計需要對環境友好，減少能源消耗。2021年7月1日生效的（歐盟）2019/1781號條例規定了電動機和變速驅動器對生態方面的設計要求，使其更加嚴格。它規定在特定的應用中使用IE3或IE4電機，並首次包括變速驅動器。據估計，到2030年，在新條例的約束下我們每年能額外節省10太瓦時的電力，溫室氣體排放每年也會減少300萬噸二氧化碳當量。

利用變頻驅動節能

變頻驅動有著巨大的節能潛力，它們可以確保電動機只提供應用實際需要的功率，這是原因之一。根據Global Market Insights的市場研究，僅在2019年就有2300萬台變頻驅動被安裝。而日趨嚴格的能源效率指標正在推動變頻驅動的需求穩步上升，根據不同的分析師所預測，該器件年均增長率從5%到6%不等。
寬帶隙半導體可以顯著提高變頻器的效率。相比傳統矽基器件，寬帶隙半導體允許系統在更高的電壓和溫度下運行，而且它們的開關和傳導損耗也更低。採用碳化矽（SiC）和氮化鎵（GaN）的功率電子器件能助力我們設計出工作速度更快、效率更高的小型器件。

遠不止是節能

伺服驅動器中的寬帶隙器件可減少高達80%的功率半導體損耗 —— 這意味著不需要冷卻風扇了。風扇本身會消耗能源並需要定期維護，所以這一結果不僅節省了空間，還有助削減運營成本。
由於SiC和GaN的耐熱和迴圈能力，轉換器本身也可以被安置在一個小尺寸的封裝中。這意味著單個機櫃中的驅動器或變頻器的數量可以輕鬆翻倍，在生產空間有限的情況下，這是一個巨大優勢。最終，這項技術甚至可以實現電機和驅動裝置的集成，使整個驅動系統的微型化成為可能。

用於機器人的微型驅動器

微型化驅動器既緊湊又強大，更容易直接集成到機器人手臂上 —— 比如它可以省去機櫃和手臂之間的幾十根電纜。傳統的伺服驅動系統的驅動和電力系統必須安置在一個單獨的機櫃中，而基於SiC或GaN的系統設計可以實現 "無機櫃 "。
綜上所述，採用寬帶隙半導體的驅動技術在減少工業能源消耗的同時，還能實現更強大、更靈活、更機動、而且更經濟的機器人技術。