Aké účinky-úspory energie a zvýšenia účinnosti môžu diódy priniesť v rámci cieľa uhlíkovej neutrality?

1, Materiálová inovácia: Široké pásmové polovodiče otvárajú éru nízkych strát
Tradičné diódy na báze kremíka-majú výrazné problémy so spotrebou energie vo vysoko-napäťových a{2}}frekvenčných scenároch v dôsledku ich vysokého odporu a nízkej frekvencie spínania. Polovodičové materiály so širokým pásmovým odstupom reprezentované karbidom kremíka (SiC) a nitridom gália (GaN) sa stali hlavným smerom modernizácie diódovej technológie vďaka svojim fyzikálnym výhodám.

Znížená strata vedenia
Vodivostný odpor SiC diód je iba 1/100 až 1/300 v porovnaní so zariadeniami na báze kremíka-. Pri použití 800V vysokonapäťových nabíjačiek- môže byť strata vedenia znížená o viac ako 60 %. Napríklad SiC Schottkyho dióda ROHM zlepšuje účinnosť o 3 % v porovnaní so zariadeniami na báze kremíka{11}}pri pracovnej frekvencii 100 kHz a pokles napätia v smere dopredu klesá z 0,45 V na 0,28 V, čo vedie k zvýšeniu účinnosti systému o 0,4 percentuálneho bodu.
Optimalizácia charakteristík spínača
Čas reverznej obnovy SiC diód sa blíži k nule a vysoko{0}}frekvenčné spínacie charakteristiky výrazne zlepšujú účinnosť premeny energie. V napájacích systémoch dátových centier môžu napájacie elektronické moduly využívajúce SiC diódy zvýšiť účinnosť konverzie z okraja siete na procesor z 80 % na viac ako 90 %, čím sa ušetrí viac ako 200 kWh elektrickej energie na server za rok.
Vysoká teplotná odolnosť a integrácia
SiC zariadenia môžu pracovať stabilne v prostrediach nad 200 stupňov, čím sa znižuje zložitosť návrhu rozptylu tepla. Vďaka modulárnemu baleniu zmenšuje dióda karbidu kremíka Tongfangdi Yi plochu čipu o 20 %, pričom integruje budiace obvody a ochranné funkcie na vytvorenie kompozitu s vysokou-hustotou výkonu, ktorý je vhodný pre scenáre, ako sú nabíjacie moduly elektrických vozidiel a priemyselné motorové pohony.
2, Rozšírenie scenára aplikácie: z jedného komponentu na systémovú úroveň-úspora energie
Hodnota úspory energie- a zvyšovania účinnosti diód sa rozšírila od tradičných funkcií usmerňovania a regulácie napätia až po úplné riadenie energie v reťazci, ktoré pokrýva kľúčové oblasti, ako je nová výroba energie, elektrické vozidlá, priemyselné riadenie a dátové centrá.

Nová výroba energie: zlepšenie účinnosti fotovoltaického meniča
Vo fotovoltaických systémoch môžu SiC diódy aplikované na DC{0}}AC meniče znížiť spínacie straty o 30 % a zlepšiť účinnosť systému o 2 – 3 percentuálne body. Ak si vezmeme ako príklad 100MW fotovoltaickú elektráreň, ročná výroba elektriny sa môže zvýšiť o 2 milióny kWh a znížiť emisie oxidu uhličitého o 1600 ton.
Elektrické vozidlá: skrátenie doby nabíjania a predĺženie dojazdu
V 800V vysokonapäťovej-platforme rýchleho nabíjania spolupracujú SiC diódy a MOSFETy na zvýšení hustoty výkonu nabíjacieho modulu na 35 kW/L a účinnosť nabíjania dosahuje 98 %. Po prijatí SiC napájacích zariadení Tesla Model 3 zvýšila svoj dojazd o 5 % a skrátila dobu nabíjania o 20 %.
Priemyselné motory: zníženie spotreby energie a nákladov na údržbu
Systémy priemyselných motorov predstavujú 45 % celosvetovej spotreby elektrickej energie a pohony s premenlivou frekvenciou využívajúce SiC diódy môžu zvýšiť účinnosť motora z 85 % na 95 %. Napríklad po renovácii istého oceliarskeho podniku dosiahla ročná úspora elektriny 120 miliónov kWh a emisie uhlíka sa znížili o 96 000 ton.
Dátové centrum: Optimalizácia správy napájania a chladenia
Spotreba energie dátových centier predstavuje 2 % z globálneho súčtu a použitie SiC diódových napájacích modulov môže znížiť hodnotu PUE (Power Usage Efficiency) pod 1,1. Ak si vezmeme ako príklad mimoriadne veľké dátové centrá, ročné úspory energie presahujú 50 miliónov kWh, čo zodpovedá zníženiu spotreby 40 000 ton štandardného uhlia.
3, Spolupráca priemyselného reťazca: Lokalizačná substitúcia a ekologická rekonštrukcia
Na pozadí globálnej reštrukturalizácie dodávateľského reťazca sa čínsky diódový priemysel posúva od „nasledovania trendu“ k „vedeniu cesty“ prostredníctvom technologických objavov a ekologickej synergie.

Materiálový koniec: Rozšírenie kapacity výroby substrátu SiC
Domáce podniky ako Tianyue Advanced a Sanan Optoelectronics dosiahli masovú výrobu 6-palcových SiC substrátov s globálnou výrobnou kapacitou 30 % do roku 2025. Náklady na substrát sa znížili o 60 % v porovnaní s rokom 2020, čo zvýšilo cenu SiC diód z 10 USD za čip na 2 USD, čím sa zrýchlil ich prienik do elektroniky a fotovoltaických polí.
Koniec výroby: iteratívne balenie a testovacia technológia
Domáce podniky používajú technológie miniaturizácie balenia, ako sú DFN a SODFL, na zníženie parazitnej indukčnosti diód o 50 % a prispôsobenie sa rozloženiam plošných spojov s vysokou-hustotou. Napríklad 1200V SiC dióda Shilanwei je zabalená na medenom substráte, čo znižuje nárast teploty o 40 stupňov v porovnaní s tradičnými produktmi a výrazne zlepšuje spoľahlivosť systému.
Koniec aplikácie: Hlboká väzba ekologického reťazca
BYD, Huawei Digital Energy a ďalší výrobcovia systémov spolupracujú s diódovými spoločnosťami na vývoji prispôsobených produktov. Spoločnosť Yangjie Technology napríklad spolupracovala s BYD na vývoji SiC diód automobilovej triedy, ktoré sa široko používajú v modeloch Han EV s hodnotou jedného vozidla viac ako 500 jüanov, čím vytvárajú ekosystém s uzavretým-cyklom „systémov čipov s materiálmi“.