在当今功率电子行业，满足日益增长的高能效和高功率性能需求，同时降低成本和减小尺寸是主要挑战。较新的宽禁带化合物半导体材料氮化镓（GaN）的引入，为行业发展带来了新方向。随着 GaN 技术商用程度的不断提高，其应用市场正迅猛增长。
　　高电子迁移率晶体管（HEMT）氮化镓（GaN）在品质因数（FOM）、导通电阻 RDS (on) 和总栅极电荷（QG）三个参数上均优于相应的硅基器件。它还具有很高的漏源电压耐压能力、零反向恢复电荷和非常低的寄生电容。电能功率转换是 GaN 技术广泛应用的首个领域，因其能满足更严格的能效要求，成为功率转换系统提高能效的首选。GaN 更高的开关频率可使功率转换系统实现更高的功率密度、小型化和轻量化，从而降低成本。
　　在电机控制设计中，尺寸和能效同样至关重要。最大限度降低驱动器的导通和开关损耗是节能降耗的关键。随着硅基晶体管技术的功率密度、击穿电压和开关频率接近理论极限，依靠传统硅基 MOSFET 和 IGBT 晶体管提升电机驱动性能变得愈发困难。在高压电机控制应用中，电气特性更为优异的 GaN 晶体管成为 MOSFET 和 IGBT 的有效替代方案。
　　　　GaN 甚至有望为低频开关（最高 20kHz）的应用带来显著优势。在家用电器领域，电机驱动系统如洗衣机、冰箱、空调、吸尘器等主要依靠逆变器来控制电机转速、转矩和能效。由于受到机械和功能限制，家电电机的实际尺寸基本固定，这与工业伺服电机或精密电机不同。因此，必须改进驱动电机的逆变器和相应的功率电子器件。相较于传统硅基晶体管，GaN 产品并非某一项参数突出，而是各方面综合性能明显胜出。
　　GaN 的反向恢复电荷（Qrr）很小，实际上可忽略不计，寄生电容很低，能耐受略高的电压变化率 dV/dt。虽然电机绕组和绝缘限制了 dV/dt 最大允许值，但 GaN 在更高开关速度下工作的能力，使设计人员能够精心优化开关边沿。此外，GaN 开关还可以安全地大幅缩短死区时间，而不会产生桥臂直通风险，上下桥臂开关之间的转换时间可以轻松缩短到硅基晶体管的十分之一。更短的死区时间可以提高逆变器能效，降低开关损耗，同时又不会影响电机的可靠性。
　　所有这些 “小” 改进累加在一起，带来了一个关键优势：节省散热器。耗散功率的大幅降低让设计人员能够对逆变器功率转换级中笨重的散热器进行瘦身设计，甚至抛弃散热器。这意味着装配线可能需要更少的制造工序，没有散热器也无需螺钉或安装接头，从而避免了设备长期使用后可能出现的机械故障，有望节省维保成本。总体结果是逆变器设计变得小型化、轻量化，经济效益更好，更适合要求严格且竞争激烈的家电市场。
　　相关测试显示，GaN 的温升非常低且平滑。在示例中，被测器件的典型 RDS (on) 为 80mΩ，电机逆变器的开关频率为 16kHz，dV/dt 最大值略低于 10V/ns。该 GaN 开关管可以安全地输出约 800W 的功率，而不会发生热失控。温升 Δt 小于 70°C，在达到 150°C 的最高工作结温（TJmax）之前，有充足的安全裕量。这一优异的测试结果是在没有安装散热器的情况下取得的，GaN 是安装在一个通用两层 PCB 上，通过电路板本身散热。