Hver eru byltingin í díóðatækni í tengslum við orkuskipti?

1, Efnisbylting: Hálfleiðarar með breitt bandgap fara í árangursbreytingar
Hefðbundnar kísildíóðar- eru takmarkaðar af efnisfræðilegum eiginleikum þeirra, sem gerir það erfitt að komast í gegnum skilvirkni og áreiðanleika í háspennu, hátíðni og háhitasviðum. Hálfleiðaraefni með breitt bandbil sem táknað eru með kísilkarbíði (SiC) og gallíumnítríði (GaN) eru að endurmóta díóðatæknilandslagið með einstökum líkamlegum kostum sínum.

Niðurbrotssviðsstyrkur kísilkarbíðdíóða nær 2,2MV/cm, sem er 9 sinnum meiri en kísils. Hitaleiðni er aukin um meira en 2 sinnum og efri mörk rekstrarhitastigs fara yfir 200 gráður. Í ljósavirkjum ná lóðrétt uppbyggðar SiC PiN díóða straumþéttleika sem fer yfir 200A/cm ² og öfugur batitími minnkaður í 50 nanósekúndur með djúpum skurðarætingu og epitaxial vaxtartækni, sem er 80% lægra en tæki sem byggjast á kísil-. Með því að taka 1500V ljósakerfi Sunac Power sem dæmi, dregur notkun SiC díóða úr kerfistapi um 40%, eykur aflþéttleika um 35% og dregur úr kostnaði við staka watta um 0,02 Yuan.

Gallíumnítríð díóður sýna framúrskarandi frammistöðu á RF sviði vegna meiri rafeindahreyfanleika þeirra. Millimetrabylgjuframhlið 5G grunnstöðva notar GaN Schottky díóða til að ná merkjaleiðréttingu á 24GHz-52GHz tíðnisviðinu, sem dregur úr orkunotkun um 30% samanborið við sílikontæki og styður stór-dreifing grunnstöðva. Á sviði nýrra orkutækja hefur GaN SiC tvinnlausnin lokið 200kHz hátíðni-frumgerðaprófunum á rannsóknarstofunni, með skilvirkni yfir 99,2%. Ef það verður markaðssett mun það stuðla að 50% minnkun á magni hleðslutækja um borð.

2, Uppbyggingarnýsköpun: Þrívídd lóðrétting og samþætting á nanóskala
Frammi fyrir fullkominni leit að aflþéttleika í nýjum orkukerfum eru díóðabyggingar að þróast úr tví-vídd í þrívíddar-vídd. Lóðrétt uppbygging hagræðir núverandi leið, breytir hliðarsendingu í lengdarsendingu, sem bætir verulega afköst tækisins. Til dæmis þola lóðréttar SiC PiN díóða þúsundir volta af bakspennu í ofur-háspennu jafnstraumssendingu, sem fækkar íhlutum breytistöðvar um 60% og kerfistapi um 15%.

Samþættingartækni ferla á nanóskala stuðlar að þróun díóða í átt að smæðingu og samþættingu. Í 7nm ferlinu eru díóðar samþættar smára, þéttum og öðrum tækjum á ólíkan hátt og mynda þrívíddar staflaða uppbyggingu með háþróaðri umbúðatækni eins og CoWoS og InFO. Í orkustýringarflís snjallsíma nær rafeiningin sem er samþætt með nanóskala díóðum millisekúndna hraðhleðslu og kraftmikilli aðlögun orkunotkunar og hleðsluskilvirkni er bætt í yfir 98%.

3, Stækkun virkni: Frá einu tæki í kerfislausn
Bylting díóðatækninnar endurspeglast ekki aðeins í frammistöðubótum heldur einnig í hagnýtri samþættingu og kerfissamvinnu. Á sviði ljósavirkjunar líkir Xinpeng Micro AP1790 tilvalinn díóðastýringin eftir Schottky eiginleikum með því að stjórna ytri MOSFET til að ná ofur-lágu áframspennufalli (60% lægra en hefðbundnar lausnir) og lekastraumur nálgast núll við háan hita og háan þrýsting. Eftir að hafa verið beitt í fínstillingu ljósvökva jókst orkuöflunarskilvirkni kerfisins um 8% og hitastigshækkunin minnkaði um 50%, sem leysti vandamálin vegna mikillar orkunotkunar og erfiðrar hitaleiðni hefðbundinna framhjáhlaupsdíóða undir miklum straumi.

Í orkugeymslukerfum eru þrívíddar díóður með lóðréttri uppbyggingu samþættar greindar afleiningar til að fylgjast með rauntímabreytum eins og hitastigi og spennu.- Til dæmis, DFN8 × 8 pökkunartæknin sem notar silfur sintrun, koparklemmu og toppkælingu dregur úr hitauppstreymi díóðunnar í 0,35K/W, lækkar tengihitastigið um 25 gráður, gerir orkugeymslubreytiranum kleift að starfa við fullt álag við 65 gráðu umhverfishita, dregur úr þyngd ofnkerfisins um 3% og lægri kostnað ofnsins um 3%. 0,015 Yuan/W.

4, Dýpkun umsóknarsviðs: Full keðjuþekju nýrrar orku
Bylting í díóðatækni eru djúpt samþætt í ýmsum hlekkjum nýju orkuiðnaðarkeðjunnar:

Orkuframleiðsla enda: Í ljósvökvaspennum styðja SiC díóðir 1500V spennuuppfærslur á kerfinu, auka fjölda einsstrengja íhluta um 30% og draga úr kapalkostnaði um 20%; Í vindorkubreytum auka-hátíðni SiC díóða skiptitíðnina í 100kHz og minnka stærð síunaríhluta um 40%.
Orkugeymslulok: Eftir að SiC+GaN blendingskerfið hefur verið tekið upp hefur hleðslu- og afhleðsluskilvirkni orkugeymsluinvertersins verið bætt í 98,5%, endingartími hringrásarinnar hefur farið yfir 10000 sinnum og kostnaður á hverja kílóvattstund hefur lækkað um 0,03 Yuan.
Rafmagnsnotkun: Vinsæld 800V háspennupalla fyrir ný orkutæki hefur valdið aukinni eftirspurn eftir SiC Schottky díóðum yfir 1200V. Eftir að hafa tekið upp SiC díóða í Tesla Model 3 mótorstýringunni er sviðið aukið um 10%, þyngdin minnkar um 5% og hleðslutíminn styttur um 30%.
5, Iðnaðar vistfræðileg enduruppbygging: Uppgangur kínverskra fyrirtækja
Alþjóðlegur díóðamarkaður er að mynda samkeppnismynstur „alþjóðlegra risa sem ráða yfir-háttum, kínversk fyrirtæki flýta fyrir byltingum“. Infineon, Anson og önnur fyrirtæki hernema hámarks-markaðinn með SiC efnisrannsókna- og þróunarkosti sína, á meðan kínversk fyrirtæki, knúin áfram af stuðningi við stefnu og eftirspurn á markaði, byggja upp heildar vistfræðilega keðju með lóðréttri samþættingu. Árið 2025 mun markaðshlutdeild SiC díóða í Kína ná 28% og fyrirtæki eins og Yangjie Technology og Silan Microelectronics munu komast inn á topp fimm á heimsvísu. Kerfisframleiðendur eins og Sunac og BYD munu eiga í djúpu samstarfi við flísafyrirtæki til að stuðla að skarpskyggni innlendra tækja í 1500V ljósvakakerfi fari yfir 60%.