Која су открића у технологији диода у контексту енергетске транзиције?

1, Револуција материјала: Полупроводници са широким појасним размаком крећу у прелазе у перформансама
Традиционалне диоде засноване на силикону{0}}ограничене су физичким својствима материјала, што отежава пробијање ефикасности и поузданости у сценаријима високог напона, високе фреквенције и високе температуре. Полупроводнички материјали са широким размаком представљени силицијум карбидом (СиЦ) и галијум нитридом (ГаН) преобликују пејзаж диодне технологије са својим јединственим физичким предностима.

Јачина поља пробоја диода од силицијум карбида достиже 2,2МВ/цм, што је 9 пута више од силицијумске. Топлотна проводљивост је повећана за више од 2 пута, а горња граница радне температуре прелази 200 степени. У фотонапонским претварачима, вертикално структурисане СиЦ ПиН диоде постижу густину струје већу од 200А/цм² и време повратног опоравка смањено на 50 наносекунди захваљујући техникама дубоког нагризања и епитаксијалног раста, што је 80% ниже од уређаја на бази силицијума-. Узимајући фотонапонски систем Сунац Повер од 1500 В као пример, употреба СиЦ диода смањује губитке система за 40%, повећава густину снаге за 35% и смањује трошкове појединачног вата за 0,02 јуана.

Диоде галијум нитрида показују изванредне перформансе у РФ пољу због своје веће покретљивости електрона. Предњи крај-милиметарских таласа 5Г базних станица усваја ГаН Шоткијеве диоде за постизање исправљања сигнала у фреквентном опсегу од 24ГХз-52ГХз, смањујући потрошњу енергије за 30% у поређењу са силицијумским уређајима и подржавајући широко-примену базних станица. У области нових енергетских возила, ГаН СиЦ хибридно решење је завршило тестирање прототипа на 200 кХз-високе фреквенције у лабораторији, са ефикасношћу од преко 99,2%. Ако се комерцијализује, промовисаће смањење запремине пуњача за 50%.

2, Структурне иновације: тродимензионална вертикализација и интеграција наноразмера
Суочене са крајњом потрагом за густином снаге у новим енергетским системима, структуре диода еволуирају од дводимензионалне-у тродимензионалне-. Вертикална структура оптимизује путању струје, претварајући бочни пренос у уздужни пренос, значајно побољшавајући перформансе уређаја. На пример, вертикалне СиЦ ПиН диоде могу да издрже хиљаде волти обрнутог напона у преносу једносмерне струје ултра-високог напона, смањујући број компоненти конверторске станице за 60% и губитке у систему за 15%.

Технологија интеграције процеса наноразмера промовише развој диода ка минијатуризацији и интеграцији. Под 7нм процесом, диоде су интегрисане са транзисторима, кондензаторима и другим уређајима на хетероген начин, формирајући тродимензионалну наслагану структуру помоћу напредних технологија паковања као што су ЦоВоС и ИнФО. У чипу за управљање напајањем паметних телефона, модул напајања интегрисан са нано диодама постиже брзо пуњење у милисекундама и динамичко прилагођавање потрошње енергије, а ефикасност пуњења је побољшана на преко 98%.

3, проширење функција: од једног уређаја до системског решења
Пробој диодне технологије се не огледа само у побољшању перформанси, већ иу функционалној интеграцији и сарадњи система. У области фотонапона, Ксинпенг Мицро АП1790 идеални диодни контролер симулира Шоткијеве карактеристике тако што контролише екстерне МОСФЕТ-ове да би постигао ултра-низак пад напона унапред (60% нижи од традиционалних решења), а струја цурења се приближава нули под високом температуром и високим притиском. Након примене у фотонапонском оптимизатору, ефикасност производње електричне енергије система је порасла за 8%, а пораст температуре смањен за 50%, решавајући проблеме велике потрошње енергије и тешког одвођења топлоте традиционалних бајпас диода под великом струјом.

У системима за складиштење енергије, тродимензионалне диоде вертикалне структуре су интегрисане са интелигентним енергетским модулима за праћење параметара-у реалном времену као што су температура и напон. На пример, технологија паковања ДФН8 × 8 која користи сребрно синтеровање, бакарну копчу и горње хлађење смањује топлотну отпорност диоде на 0,35К/В, снижава температуру споја за 25 степени, омогућава претварачу за складиштење енергије да ради при пуном оптерећењу на температури околине од 65 степени, смањује тежину алуминијума за 3% цене радијатора 0,015 јуана/В.

4, Продубљивање сценарија примене: Потпуни ланац покривања нове енергије
Пробој у технологији диода дубоко је интегрисан у различите карике ланца нове енергетске индустрије:

Крај производње енергије: У фотонапонским инверторима, СиЦ диоде подржавају надоградњу напона система од 1500 В, повећавајући број једноструких компоненти за 30% и смањујући трошкове каблова за 20%; У претварачима енергије ветра, високо{3}}СиЦ диоде повећавају фреквенцију пребацивања на 100 кХз и смањују величину компоненти за филтрирање за 40%.
Крај складиштења енергије: Након усвајања хибридне шеме СиЦ+ГаН, ефикасност пуњења и пражњења претварача за складиштење енергије је побољшана на 98,5%, животни век циклуса је премашио 10000 пута, а цена по киловат сату је смањена за 0,03 јуана.
Потрошња електричне енергије: Популаризација високонапонских-платформа од 800В за возила нове енергије изазвала је пораст потражње за СиЦ Шоткијевим диодама изнад 1200В. Након усвајања СиЦ диода у контролеру мотора Тесла Модел 3, домет је повећан за 10%, тежина је смањена за 5%, а време пуњења је скраћено за 30%.
5, Индустријска еколошка реконструкција: Успон кинеских предузећа
Глобално тржиште диода формира конкурентски образац „међународних гиганата који доминирају високо-компаније, кинеске компаније убрзавају напредак“. Инфинеон, Ансон и друге компаније заузимају врхунско-тржиште са својим предностима истраживања и развоја СиЦ материјала, док кинеске компаније, вођене подршком политике и потражњом тржишта, граде комплетан еколошки ланац кроз вертикалну интеграцију. До 2025. године тржишни удео СиЦ диода у Кини достићи ће 28%, а компаније као што су Иангјие Тецхнологи и Силан Мицроелецтроницс ући ће у првих пет на глобалном нивоу. Произвођачи система као што су Сунац и БИД ће дубоко сарађивати са компанијама за производњу чипова како би унапредили стопу пенетрације домаћих уређаја у фотонапонским системима од 1500 В да премаши 60%.