Os semicondutores de banda larga posicionam-se como elementos-chave para a próxima geração de veículos eléctricos, suportando metas exigentes de desempenho e eficiência.
A evolução dos veículos eléctricos (VE) está intrinsecamente ligada aos progressos na electrónica de potência, sendo esta responsável pela conversão, controlo e gestão da energia eléctrica entre os diversos subsistemas do veículo. Neste contexto, os semicondutores de banda larga – designadamente o Carboneto de Silício (SiC) e o Nitreto de Gálio (GaN) – estão a assumir um papel determinante na nova geração de dispositivos de potência.
Estes materiais apresentam um bandgap alargado (3,3 eV para o SiC e 3,4 eV para o GaN), o que lhes confere vantagens notórias face ao silício convencional: maior capacidade de bloqueio de tensão, operação eficiente a altas frequências, melhor gestão térmica e menores perdas por comutação. Estes fatores são críticos para aplicações em inversores de tração, conversores DC-DC e carregadores de bordo, onde se requer elevada densidade de potência e máxima eficiência energética.
De acordo com os objectivos estabelecidos pela iniciativa U.S. DRIVE, patrocinada pelo Departamento de Energia dos EUA, pretende-se atingir uma densidade de potência de 150 kW/L até 2025, com um custo inferior a 1,80 USD/kW. Para 2030, o alvo é de 200 kW/L. Estes indicadores reflectem a pressão tecnológica para miniaturizar os conversores, aumentar a eficiência global do sistema e reduzir o impacto no custo por unidade de energia entregue.
Os dispositivos baseados em SiC já demonstraram eficiências superiores a 98% em contextos reais, contribuindo para a redução das perdas de conversão, o que, na prática, se traduz em maior autonomia ou possibilidade de reduzir a capacidade instalada da bateria. O GaN, por sua vez,distingue-se por permitir velocidades de comutação ainda mais elevadas e elevada densidade funcional, sendo ideal para aplicações compactas e de alta frequência. No entanto, a tecnologia GaN enfrenta desafios associados à sua arquitectura predominantemente lateral, o que limita a gestão do campo eléctrico e a escalabilidade a potências superiores. Investigação recente tem-se centrado no desenvolvimento de dispositivos GaN verticais, que poderão mitigar estas limitações, embora os custos de produção ainda constituam um entrave à adopção massiva.
A miniaturização dos dispositivos impõe, por outro lado, desafios significativos em termos de dissipação térmica, exigindo a concepção de novas arquitecturas de arrefecimento e a integração de sensores de monitorização térmica e eléctrica. Adicionalmente, os custos de fabrico dos wafers de SiC e GaN continuam superiores aos do silício, embora os ganhos operacionais possam justificar o investimento, sobretudo em segmentos premium ou industriais. Paralelamente, a aplicação de inteligência artificial (IA) na modelação de dispositivos, controlo de processos e optimização da produção está a emergir como fator diferenciador. A IA permite reduzir ciclos de desenvolvimento, prever falhas e melhorar o rendimento de fabrico, contribuindo para acelerar a transição tecnológica.
Em síntese, os semicondutores de banda larga posicionam-se como elementos- -chave para a próxima geração de veículos eléctricos, suportando metas exigentes de desempenho e eficiência. A convergência entre novos materiais, engenharia térmica e inteligência computacional está a moldar uma nova era na electónica de potência automóvel.
Fonte: PÓS VENDA
