Kādus enerģijas-taupīšanas un efektivitātes uzlabošanas efektus var nodrošināt diodes, lai sasniegtu oglekļa neitralitātes mērķi?

1, Materiālu inovācija: platjoslas pusvadītāji atklāj zemu zudumu laikmetu
Tradicionālajām silīcija-diodēm ir ievērojamas enerģijas patēriņa problēmas augsta-sprieguma un augstfrekvences{2}}scenārijās, jo tām ir liela pretestība un zema pārslēgšanas frekvence. Plaša joslas pusvadītāju materiāli, ko pārstāv silīcija karbīds (SiC) un gallija nitrīds (GaN), ir kļuvuši par galveno virzienu diožu tehnoloģijas uzlabošanai to fizisko priekšrocību dēļ.

Samazināts vadītspējas zudums
SiC diožu vadītspējas pretestība ir tikai 1/100 līdz 1/300 no silīcija -ierīcēm. Izmantojot 800 V augstsprieguma{7}}lādēšanas pāļus, vadītspējas zudumus var samazināt par vairāk nekā 60%. Piemēram, ROHM SiC Schottky diode uzlabo efektivitāti par 3%, salīdzinot ar silīcija{11}}ierīcēm ar darba frekvenci 100 kHz, un tiešā sprieguma kritums samazinās no 0,45 V līdz 0,28 V, kā rezultātā sistēmas efektivitāte palielinās par 0,4 procentu punktiem.
Slēdžu raksturlielumu optimizācija
SiC diožu apgrieztais atkopšanas laiks ir tuvu nullei, un augstas-frekvences pārslēgšanas raksturlielumi ievērojami uzlabo jaudas pārveidošanas efektivitāti. Datu centru energosistēmās jaudas elektroniskie moduļi, kas izmanto SiC diodes, var palielināt pārveidošanas efektivitāti no tīkla malas uz procesoru no 80% līdz vairāk nekā 90%, ietaupot vairāk nekā 200 kWh elektroenerģijas uz vienu serveri gadā.
Augstas temperatūras izturība un integrācija
SiC ierīces var stabili darboties vidē, kas pārsniedz 200 grādus, samazinot siltuma izkliedes dizaina sarežģītību. Ar modulāro iepakojumu Tongfangdi Yi silīcija karbīda diode samazina mikroshēmas laukumu par 20%, vienlaikus integrējot piedziņas ķēdes un aizsardzības funkcijas, veidojot augsta-jaudas blīvuma kompozītmateriālu, kas ir piemērots tādiem scenārijiem kā elektrisko transportlīdzekļu uzlādes moduļi un rūpniecisko motoru piedziņas.
2. Lietojumprogrammas scenārija paplašināšana: no viena komponenta uz sistēmas līmeņa enerģijas taupīšanu{1}}
Diožu enerģijas-taupīšanas un efektivitātes uzlabošanas vērtība ir paplašinājusies no tradicionālajām taisnošanas un sprieguma regulēšanas funkcijām līdz pilnīgai ķēdes enerģijas pārvaldībai, aptverot tādas galvenās jomas kā jauna enerģijas ražošana, elektriskie transportlīdzekļi, rūpnieciskā vadība un datu centri.

Jauna enerģijas ražošana: uzlabo fotoelektrisko invertora efektivitāti
Fotoelementu sistēmās SiC diodes, kas tiek izmantotas līdzstrāvas-maiņstrāvas invertoriem, var samazināt pārslēgšanas zudumus par 30% un uzlabot sistēmas efektivitāti par 2–3 procentu punktiem. Kā piemēru ņemot 100 MW fotoelektrisko elektrostaciju, gadā elektroenerģijas ražošana var palielināties par 2 miljoniem kWh un samazināt oglekļa dioksīda emisijas par 1600 tonnām.
Elektriskie transportlīdzekļi: uzlādes laika saīsināšana un darbības attāluma palielināšana
800 V augsta sprieguma-ātrās uzlādes platformā SiC diodes un MOSFET darbojas kopā, lai palielinātu uzlādes moduļa jaudas blīvumu līdz 35 kW/L, un uzlādes efektivitāte sasniedz 98%. Pēc SiC barošanas ierīču ieviešanas Tesla Model 3 ir palielinājis savu diapazonu par 5% un samazinājis uzlādes laiku par 20%.
Rūpnieciskie motori: samazina enerģijas patēriņu un uzturēšanas izmaksas
Rūpnieciskās motoru sistēmas veido 45% no globālā elektroenerģijas patēriņa, un mainīgas frekvences piedziņas, kurās izmanto SiC diodes, var palielināt motora efektivitāti no 85% līdz 95%. Piemēram, pēc noteikta tērauda ražošanas uzņēmuma renovācijas elektroenerģijas ietaupījums gadā sasniedza 120 miljonus kWh un oglekļa emisijas tika samazinātas par 96 000 tonnām.
Datu centrs: enerģijas pārvaldības un dzesēšanas optimizēšana
Datu centru enerģijas patēriņš veido 2% no kopējā pasaules patēriņa, un SiC diožu jaudas moduļu izmantošana var samazināt PUE (enerģijas izmantošanas efektivitāte) vērtību līdz 1,1. Par piemēru ņemot īpaši liela mēroga datu centrus, ikgadējais enerģijas ietaupījums pārsniedz 50 miljonus kWh, kas ir līdzvērtīgs 40 000 tonnu standarta ogļu patēriņa samazināšanai.
3, Rūpniecības ķēdes sadarbība: lokalizācijas aizstāšana un ekoloģiskā rekonstrukcija
Uz globālās piegādes ķēdes pārstrukturēšanas fona Ķīnas diožu nozare virzās no "sekošanas tendencei" uz "vadošo ceļu", izmantojot tehnoloģiskus sasniegumus un ekoloģisko sinerģiju.

Materiāla gals: SiC substrāta ražošanas jaudas paplašināšana
Iekšzemes uzņēmumi, piemēram, Tianyue Advanced un Sanan Optoelectronics, ir panākuši 6 collu SiC substrātu masveida ražošanu ar globālo ražošanas jaudu līdz 2025. gadam 30%. Substrāta izmaksas ir samazinājušās par 60%, salīdzinot ar 2020. gadu, palielinot SiC diožu cenu no 10 USD par mikroshēmu līdz 2 dolāriem, palielinot to elektronisko fotoakumulatoru.
Ražošanas beigas: iteratīva iepakošana un testēšanas tehnoloģija
Iekšzemes uzņēmumi izmanto miniaturizācijas iepakošanas tehnoloģijas, piemēram, DFN un SODFL, lai samazinātu diožu parazitāro induktivitāti par 50% un pielāgotos augsta blīvuma PCB izkārtojumiem. Piemēram, Shilanwei 1200V SiC diode ir iepakota uz vara substrāta, kas samazina temperatūras paaugstināšanos par 40 grādiem salīdzinājumā ar tradicionālajiem izstrādājumiem un ievērojami uzlabo sistēmas uzticamību.
Lietošanas beigas: Ekoloģiskās ķēdes dziļa saistīšana
BYD, Huawei Digital Energy un citi sistēmu ražotāji sadarbojas ar diožu uzņēmumiem, lai izstrādātu pielāgotus produktus. Piemēram, Yangjie Technology ir sadarbojusies ar BYD, lai izstrādātu automobiļu kvalitātes SiC diodes, kas ir plaši izmantotas Han EV modeļos, kuru viena transportlīdzekļa vērtība pārsniedz 500 juaņas, veidojot slēgta -cilpas "materiālu mikroshēmu sistēmu" ekosistēmu.