Vilka energibesparande och effektivitetshöjande effekter kan dioder ge under målet om koldioxidneutralitet?

1, Materialinnovation: Halvledare med breda bandgap öppnar eran av låga förluster
Traditionella-kiselbaserade dioder har framträdande energiförbrukningsproblem i scenarier med hög-spänning och hög-frekvens på grund av deras höga motstånd och låga kopplingsfrekvens. Halvledarmaterial med breda bandgap representerade av kiselkarbid (SiC) och galliumnitrid (GaN) har blivit kärnriktningen för att uppgradera diodteknologi på grund av deras fysiska fördelar.

Minskad ledningsförlust
Ledningsresistansen för SiC-dioder är bara 1/100 till 1/300 av den för kisel-baserade enheter. Vid applicering av 800V högspänningsladdningshögar- kan ledningsförlusten minskas med mer än 60 %. Till exempel förbättrar ROHM:s SiC Schottky-diod effektiviteten med 3 % jämfört med kisel-baserade enheter vid en arbetsfrekvens på 100 kHz, och framåtspänningsfallet minskar från 0,45 V till 0,28 V, vilket resulterar i en ökning av systemets effektivitet med 0,4 procentenheter.
Optimering av switchegenskaper
Den omvända återhämtningstiden för SiC-dioder är nära noll, och de höga-omkopplingsegenskaperna förbättrar effektkonverteringseffektiviteten avsevärt. I datacenterkraftsystem kan kraftelektronikmoduler som använder SiC-dioder öka konverteringseffektiviteten från nätkant till processor från 80 % till över 90 %, vilket sparar över 200 kWh el per server och år.
Hög temperaturbeständighet och integration
SiC-enheter kan fungera stabilt i miljöer över 200 grader, vilket minskar komplexiteten i värmeavledningsdesignen. Genom modulär förpackning minskar kiselkarbiddioden från Tongfangdi Yi chipytan med 20 %, samtidigt som den integrerar drivkretsar och skyddsfunktioner för att bilda en hög-effekttäthetskomposit, lämplig för scenarier som laddningsmoduler för elfordon och industriella motordrivningar.
2, Expansion av applikationsscenario: energibesparing från en komponent till systemnivå-
Det energibesparings- och effektivitetshöjande värdet av dioder har sträckt sig från traditionella likriktnings- och spänningsregleringsfunktioner till full kedja av energihantering, och täcker kärnområden som ny energiproduktion, elfordon, industriell kontroll och datacenter.

Ny energigenerering: förbättrar fotovoltaiska växelriktares effektivitet
I solcellssystem kan SiC-dioder som appliceras på DC-AC-växelriktare minska kopplingsförlusterna med 30 % och förbättra systemets effektivitet med 2–3 procentenheter. Med ett 100MW solcellskraftverk som exempel kan den årliga elproduktionen öka med 2 miljoner kWh och minska koldioxidutsläppen med 1600 ton.
Elfordon: Förkorta laddningstiden och utöka räckvidden
I snabbladdningsplattformen för 800V hög-högspänning arbetar SiC-dioder och MOSFET:er för att öka laddningsmodulens effekttäthet till 35kW/L, och laddningseffektiviteten når 98 %. Efter att ha antagit SiC-kraftenheter har Tesla Model 3 ökat sitt räckvidd med 5 % och minskat laddningstiden med 20 %.
Industrimotorer: minskar energiförbrukningen och underhållskostnaderna
Industriella motorsystem står för 45 % av den globala elförbrukningen, och frekvensomriktare som använder SiC-dioder kan öka motoreffektiviteten från 85 % till 95 %. Till exempel, efter renoveringen av ett visst stålföretag, nådde de årliga elbesparingarna 120 miljoner kWh och koldioxidutsläppen minskade med 96 000 ton.
Datacenter: Optimering av energihantering och kylning
Strömförbrukningen i datacenter står för 2 % av den globala totalen, och användningen av SiC-diodeffektmoduler kan minska PUE-värdet (Power Usage Efficiency) till under 1,1. Om man tar ultrastorskaliga datacenter som exempel, överstiger de årliga energibesparingarna 50 miljoner kWh, vilket motsvarar en minskning av förbrukningen av 40 000 ton standardkol.
3, Industrikedjesamarbete: Lokaliseringssubstitution och ekologisk återuppbyggnad
Mot bakgrund av den globala omstruktureringen av leveranskedjan går Kinas diodindustri från att "följa trenden" till att "leda vägen" genom tekniska genombrott och ekologiska synergieffekter.

Materialände: Utbyggnad av SiC-substratets produktionskapacitet
Inhemska företag som Tianyue Advanced och Sanan Optoelectronics har uppnått massproduktion av 6-tums SiC-substrat, med en global produktionskapacitet på 30 % till 2025. Substratkostnaden har minskat med 60 % jämfört med 2020, vilket driver priset på SiC-dioder från 10 USD per krets till 2 USD per elektroniskt kretslopp och fotovolta.
Tillverkningsslut: iterativ förpackning och testteknik
Inhemska företag använder förpackningstekniker för miniatyrisering som DFN och SODFL för att minska diodparasitinduktansen med 50 % och anpassa sig till kretskortslayouter med hög-densitet. Till exempel är Shilanweis 1200V SiC-diod förpackad på ett kopparsubstrat, vilket minskar temperaturökningen med 40 grader jämfört med traditionella produkter och avsevärt förbättrar systemets tillförlitlighet.
Appliceringsslut: Djup bindning av ekologisk kedja
BYD, Huawei Digital Energy och andra systemtillverkare samarbetar med diodföretag för att utveckla skräddarsydda produkter. Yangjie Technology har till exempel samarbetat med BYD för att utveckla SiC-dioder av fordonskvalitet, som har använts i stor utsträckning i Han EV-modeller med ett enskilt fordonsvärde på över 500 yuan, vilket bildar ett sluten-slinga ekosystem av "materialchips-system".