Jakie efekty w zakresie-oszczędności energii i zwiększenia wydajności mogą przynieść diody w ramach celu, jakim jest neutralność węglowa?

1, Innowacje materiałowe: Półprzewodniki o szerokiej przerwie energetycznej otwierają erę niskich strat
Tradycyjne diody-krzemowe charakteryzują się poważnym problemem związanym ze zużyciem energii w scenariuszach wysokiego-napięcia i-wysokiej częstotliwości ze względu na ich wysoką rezystancję włączenia i niską częstotliwość przełączania. Materiały półprzewodnikowe o szerokim paśmie wzbronionym, reprezentowane przez węglik krzemu (SiC) i azotek galu (GaN), stały się głównym kierunkiem ulepszania technologii diod ze względu na ich zalety fizyczne.

Zmniejszone straty przewodzenia
Rezystancja przewodzenia diod SiC wynosi tylko 1/100 do 1/300 rezystancji urządzeń krzemowych.- Stosując pale ładujące o wysokim-napięciem 800 V, straty przewodzenia można zmniejszyć o ponad 60%. Na przykład dioda SiC Schottky'ego firmy ROHM poprawia wydajność o 3% w porównaniu z urządzeniami-krzemowymi przy częstotliwości roboczej 100 kHz, a spadek napięcia w kierunku przewodzenia zmniejsza się z 0,45 V do 0,28 V, co skutkuje wzrostem wydajności systemu o 0,4 punktu procentowego.
Optymalizacja charakterystyki przełączników
Czas regeneracji diod SiC jest bliski zeru, a charakterystyka przełączania-o wysokiej częstotliwości znacznie poprawia efektywność konwersji mocy. W systemach zasilania centrów danych moduły energoelektroniczne wykorzystujące diody SiC mogą zwiększyć wydajność konwersji od krawędzi sieci do procesora z 80% do ponad 90%, oszczędzając ponad 200 kWh energii elektrycznej na serwer rocznie.
Odporność na wysoką temperaturę i integracja
Urządzenia SiC mogą działać stabilnie w środowiskach powyżej 200 stopni, co zmniejsza złożoność projektowania rozpraszania ciepła. Dzięki modułowej obudowie dioda z węglika krzemu firmy Tongfangdi Yi zmniejsza powierzchnię chipa o 20%, jednocześnie integrując obwody sterujące i funkcje zabezpieczające, tworząc kompozyt o wysokiej-gęstości mocy, odpowiedni do scenariuszy takich jak moduły ładowania pojazdów elektrycznych i napędy silników przemysłowych.
2, Rozszerzenie scenariusza zastosowania: od pojedynczego komponentu do-oszczędności energii na poziomie systemu
Wartość-diod w zakresie oszczędzania energii i zwiększania wydajności rozszerzyła się z tradycyjnych funkcji prostowania i regulacji napięcia na zarządzanie energią w całym łańcuchu, obejmując główne obszary, takie jak wytwarzanie nowej energii, pojazdy elektryczne, sterowanie przemysłowe i centra danych.

Nowa generacja energii: poprawa wydajności falowników fotowoltaicznych
W systemach fotowoltaicznych diody SiC stosowane w falownikach prądu stałego-AC mogą zmniejszyć straty przełączania o 30% i poprawić wydajność systemu o 2-3 punkty procentowe. Biorąc za przykład elektrownię fotowoltaiczną o mocy 100 MW, roczna produkcja energii może wzrosnąć o 2 miliony kWh i zmniejszyć emisję dwutlenku węgla o 1600 ton.
Pojazdy elektryczne: skrócenie czasu ładowania i zwiększenie zasięgu
Na platformie szybkiego ładowania-o wysokim napięciu 800 V diody SiC i tranzystory MOSFET współpracują ze sobą, aby zwiększyć gęstość mocy modułu ładującego do 35 kW/l, a wydajność ładowania sięga 98%. Po zastosowaniu urządzeń zasilających SiC, Tesla Model 3 zwiększyła swój zasięg o 5% i skróciła czas ładowania o 20%.
Silniki przemysłowe: zmniejszenie zużycia energii i kosztów konserwacji
Przemysłowe systemy silnikowe odpowiadają za 45% światowego zużycia energii elektrycznej, a przemienniki częstotliwości wykorzystujące diody SiC mogą zwiększyć wydajność silnika z 85% do 95%. Na przykład po remoncie pewnego przedsiębiorstwa stalowego roczne oszczędności energii elektrycznej osiągnęły 120 milionów kWh, a emisję dwutlenku węgla zmniejszono o 96 000 ton.
Centrum danych: Optymalizacja zarządzania energią i chłodzeniem
Zużycie energii w centrach danych stanowi 2% całkowitego zużycia energii na świecie, a zastosowanie diodowych modułów mocy SiC może obniżyć wartość PUE (Power Usage Efficiency) do wartości poniżej 1,1. Biorąc za przykład bardzo duże centra danych, roczne oszczędności energii przekraczają 50 milionów kWh, co jest równoznaczne ze zmniejszeniem zużycia 40 000 ton standardowego węgla.
3, Współpraca w zakresie łańcucha przemysłowego: substytucja lokalizacji i rekonstrukcja ekologiczna
W kontekście restrukturyzacji globalnego łańcucha dostaw chiński przemysł diodowy przechodzi od „podążania za trendem” do „wiodenia” dzięki przełomom technologicznym i synergii ekologicznej.

Koniec materiału: Zwiększenie zdolności produkcyjnej podłoża SiC
Krajowe przedsiębiorstwa, takie jak Tianyue Advanced i Sanan Optoelectronics, osiągnęły masową produkcję 6-calowych substratów SiC, przy globalnej zdolności produkcyjnej wynoszącej 30% do 2025 r. Koszt podłoża spadł o 60% w porównaniu z 2020 r., powodując wzrost ceny diod SiC z 10 dolarów za chip do 2 dolarów, przyspieszając ich penetrację w elektronice użytkowej i polach fotowoltaicznych.
Koniec produkcji: iteracyjna technologia pakowania i testowania
Krajowe przedsiębiorstwa stosują technologie pakowania miniaturyzacyjnego, takie jak DFN i SODFL, aby zmniejszyć indukcyjność pasożytniczą diody o 50% i dostosować się do układów PCB-o dużej gęstości. Na przykład dioda SiC 1200 V firmy Shilanwei jest umieszczona na miedzianym podłożu, co zmniejsza wzrost temperatury o 40 stopni w porównaniu do tradycyjnych produktów i znacznie poprawia niezawodność systemu.
Koniec aplikacji: Głębokie wiązanie łańcucha ekologicznego
BYD, Huawei Digital Energy i inni producenci systemów współpracują z producentami diod w celu opracowania niestandardowych produktów. Na przykład firma Yangjie Technology współpracowała z BYD przy opracowywaniu diod SiC do zastosowań motoryzacyjnych, które są szeroko stosowane w modelach pojazdów elektrycznych Han o wartości pojedynczego pojazdu przekraczającej 500 juanów, tworząc ekosystem-zamkniętej pętli „systemów chipów materiałowych”.