Milliseid energia-säästu ja tõhusust suurendavaid mõjusid võivad dioodid süsinikuneutraalsuse eesmärgi alla tuua?

1, materjaliuuendus: laia ribalaiusega pooljuhid avavad väikese kadu ajastu
Traditsioonilistel räni-põhistel dioodidel on kõrge-pinge ja kõrgsagedus{2}}stsenaariumide korral silmatorkavad energiatarbimisega seotud probleemid, kuna neil on suur takistus ja madal lülitussagedus. Laia ribalaiusega pooljuhtmaterjalid, mida esindavad ränikarbiid (SiC) ja galliumnitriid (GaN), on nende füüsiliste eeliste tõttu muutunud diooditehnoloogia uuendamise põhisuunaks.

Vähendatud juhtivuse kadu
SiC dioodide juhtivustakistus on vaid 1/100 kuni 1/300 räni{4}põhiste seadmete omast. 800 V kõrgepinge{7}}laadimisvaiade kasutamisel saab juhtivuskadu vähendada rohkem kui 60%. Näiteks parandab ROHMi SiC Schottky diood töösagedusel 100 kHz tõhusust 3% võrreldes räni{11}}põhiste seadmetega ja päripinge langus väheneb 0,45 V-lt 0,28 V-le, mille tulemusel suureneb süsteemi efektiivsus 0,4 protsendipunkti.
Lüliti omaduste optimeerimine
SiC-dioodide tagasipööratud taastumisaeg on nullilähedane ja kõrge sagedusega -lülitusomadused parandavad oluliselt võimsuse muundamise efektiivsust. Andmekeskuste toitesüsteemides võivad SiC dioode kasutavad toiteelektroonilised moodulid tõsta võrgu servast protsessoriks teisendamise efektiivsust 80%-lt üle 90%-ni, säästes aastas üle 200 kWh elektrit serveri kohta.
Kõrge temperatuuritaluvus ja integreerimine
SiC-seadmed võivad töötada stabiilselt keskkondades, mille temperatuur on üle 200 kraadi, vähendades soojuse hajumise disaini keerukust. Tänu moodulpakendile vähendab Tongfangdi Yi ränikarbiiddiood kiibi pindala 20%, integreerides samal ajal juhtimisahelad ja kaitsefunktsioonid, et moodustada suure-võimsustihedusega komposiit, mis sobib selliste stsenaariumide jaoks nagu elektrisõidukite laadimismoodulid ja tööstuslikud mootoriajamid.
2. Rakenduse stsenaariumi laiendamine: ühelt komponendilt süsteemi tasemel energiasääst
Dioodide energia-säästu ja tõhusust suurendav väärtus on laienenud traditsioonilistest alaldi- ja pingereguleerimisfunktsioonidest kuni täieliku ahela energiahalduseni, hõlmates selliseid põhivaldkondi nagu uus energiatootmine, elektrisõidukid, tööstuslik juhtimine ja andmekeskused.

Uus energiatootmine: fotogalvaanilise inverteri efektiivsuse parandamine
Fotogalvaanilistes süsteemides võivad DC{0}}AC-inverteritele rakendatavad SiC-dioodid vähendada lülituskadusid 30% ja parandada süsteemi tõhusust 2–3 protsendipunkti. Võttes näiteks 100 MW fotogalvaanilise elektrijaama, võib aastane elektritootmine suureneda 2 miljoni kWh võrra ja vähendada süsinikdioksiidi heitkoguseid 1600 tonni võrra.
Elektrisõidukid: laadimisaja lühendamine ja sõiduulatuse pikendamine
800 V kõrgepinge{1}}kiirlaadimisplatvormis töötavad SiC dioodid ja MOSFET-id koos, et tõsta laadimismooduli võimsustihedust 35 kW/L-ni ja laadimise efektiivsus ulatub 98%-ni. Pärast SiC toiteseadmete kasutuselevõttu on Tesla Model 3 suurendanud oma ulatust 5% ja lühendanud laadimisaega 20%.
Tööstuslikud mootorid: energiatarbimise ja hoolduskulude vähendamine
Tööstuslikud mootorisüsteemid moodustavad 45% ülemaailmsest elektritarbimisest ja muutuva sagedusega ajamid, mis kasutavad SiC-dioode, võivad suurendada mootori efektiivsust 85%-lt 95%-le. Näiteks pärast teatud teraseettevõtte renoveerimist saavutas aastane elektrisääst 120 miljonit kWh ja süsinikdioksiidi heitkogused vähenesid 96 000 tonni võrra.
Andmekeskus: toitehalduse ja jahutuse optimeerimine
Andmekeskuste energiatarve moodustab 2% globaalsest kogutarbimisest ja SiC dioodide toitemoodulite kasutamine võib vähendada PUE (Power Usage Efficiency) väärtuse alla 1,1. Võttes näiteks ülisuure ulatuse andmekeskused, ületab aastane energiasääst 50 miljonit kWh, mis võrdub 40 000 tonni tavalise kivisöe tarbimise vähendamisega.
3, Tööstusahela koostöö: lokaliseerimise asendamine ja ökoloogiline rekonstrueerimine
Ülemaailmse tarneahela ümberkorraldamise taustal liigub Hiina diooditööstus "trendi järgimisest" tehnoloogiliste läbimurrete ja ökoloogilise sünergia kaudu "teejuhiks".

Materjaliots: SiC substraadi tootmisvõimsuse laiendamine
Kodumaised ettevõtted, nagu Tianyue Advanced ja Sanan Optoelectronics, on saavutanud 6-tolliste ränikarbiidi substraatide masstootmise, mille ülemaailmne tootmisvõimsus on 2025. aastaks 30%. Substraadi maksumus on 2020. aastaga võrreldes langenud 60%, mis viib ränidioksiidi dioodide hinna 10 dollarilt kiibi kohta 2 dollarile.
Tootmise lõpp: iteratiivne pakendamine ja testimistehnoloogia
Kodused ettevõtted kasutavad miniatuurseid pakkimistehnoloogiaid, nagu DFN ja SODFL, et vähendada dioodide parasiit-induktiivsust 50% võrra ja kohaneda suure tihedusega PCB paigutustega. Näiteks Shilanwei 1200 V SiC diood on pakendatud vasest substraadile, mis vähendab temperatuuri tõusu 40 kraadi võrra võrreldes traditsiooniliste toodetega ja parandab oluliselt süsteemi töökindlust.
Kasutamise lõpp: ökoloogilise ahela sügav sidumine
BYD, Huawei Digital Energy ja teised süsteemitootjad teevad kohandatud toodete väljatöötamiseks koostööd dioodiettevõtetega. Näiteks on Yangjie Technology teinud koostööd BYD-ga, et arendada autotööstuses kasutatavaid SiC dioode, mida on laialdaselt kasutatud Han EV mudelites, mille ühe sõiduki väärtus on üle 500 jüaani, moodustades suletud -ahela ökosüsteemi "materjalikiibisüsteemidest".