开关器件：现实开关有两种发热
改变开关频率，看两种损耗在哪里分道
波形是一个开关周期内器件上的电压 Vds 与流过的电流 Id。导通区间电压几乎为零，只流过小小的导通损耗（琥珀色）；在开通与关断转换的瞬间，电压与电流一同变大，红色的损耗尖峰升起。扫动开关频率。频率升高，一个周期变短，转换尖峰所占的份额变大，开关损耗便超过导通损耗。
导通的代价：导通电阻产生导通损耗
理想开关导通时两端电压为零，但现实的功率 MOSFET 即使导通也残留小小的导通电阻 Ron。所以电流 Io 流过时器件上出现 Io·Ron 的电压，导通损耗 P_cond = Io²·Ron 化作热。一个周期内导通时间的比例是占空比 D，所以平均而言 P_cond = Io²·Ron·D。这损耗与开关次数无关，只由电流与导通电阻决定。所以 Ron 越低的器件，流过同样电流时越不发热。
切换的瞬间：交叠产生开关损耗
转换不会在一瞬间完成。把器件开通与关断需要短短的时间 tsw，其间电压尚未完全落下而电流已经上升，二者交叠。在电压与电流都很大的那一刻，P = Vds·Id 猛然升起，每一次转换都损失能量 E_sw = ½·Vds·Io·tsw 为热。因为这损耗每次开关都发生，每秒开关 fsw 次，开关损耗便是 P_sw = E_sw·fsw，与频率正比。与导通损耗不同，开关越快，泄漏越频繁。
权衡，所以追逐更快、更低电阻
何必非要把频率升高？正如 F1 所见，开关输出由占空比决定，把薄片抹平的活由电感与电容来干。升高频率，用更小的电感与电容就能完成同样的平滑，电源因而又小又轻。但代价就是开关损耗。所以设计永远是权衡：为变小而升频，开关损耗增加；为减损而降频，电路变大。一举破此拉锯的，是更好的器件。导通电阻更低则导通损耗降，转换更快（tsw 更短）则开关损耗降。像氮化镓（GaN）与碳化硅（SiC）这样的宽禁带器件，正是同时降低这两种损耗，把电力电子推向更小、更高效。
回到第一屏
开关频率低时，损耗几乎全是琥珀色的导通损耗；升高频率，红色转换尖峰频频升起，开关损耗超过导通损耗。导通的代价是导通电阻给出的 P_cond = Io²·Ron·D，切换的代价是电压电流交叠给出的 P_sw = E_sw·fsw。这正是我们在 F1 假设为理想的那个开关的真身。同时降低两种损耗之路，是更低的导通电阻与更快的转换，也就是更好的器件，而那器件的根基，正是本轨第一屏所见的能带。从能带到载流子、到结与二极管、到晶体管的放大与开关，贯穿其间的一线，在此合拢。
结束本轨
电子学之轨在此终结。我们从能带的发问——是什么让材料导电——出发，掺杂定下载流子，漂移与扩散推动它们，pn 结成为单向阀门。用那阀门整流、塑造波形，薄基区的 BJT 与绝缘栅的 MOSFET 以小输入掌控大电流、生出放大。借差动级与运放、它的极限带宽与压摆率、还有滤波器，我们处理信号，终于走到把同一晶体管当作开关、高效处理功率本身。一条线，即如何处理电子，从头到尾贯穿了这二十四个单元。