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        功率半導(dǎo)體助力“碳中和”

        放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2022-01-09 03:49:30    作者:付瑾瑤    瀏覽次數(shù):100
        導(dǎo)讀

        氣候變化是人類面臨得全球性問題,隨著各國二氧化碳得排放,溫室氣體猛增,對生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)形成極大威脅。在這一背景下,世界各國以全球協(xié)約得方式減排溫室氣體,上年年9月,華夏在聯(lián)合國大會上向世界宣布了2030年前

        氣候變化是人類面臨得全球性問題,隨著各國二氧化碳得排放,溫室氣體猛增,對生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)形成極大威脅。在這一背景下,世界各國以全球協(xié)約得方式減排溫室氣體,上年年9月,華夏在聯(lián)合國大會上向世界宣布了2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和得目標(biāo)。

        什么是碳達(dá)峰、碳中和?

        碳達(dá)峰指在某一個(gè)時(shí)點(diǎn),二氧化碳得排放不再增長達(dá)到峰值,之后逐步回落。碳中和是指企業(yè)、團(tuán)體或個(gè)人測算在一定時(shí)間內(nèi)直接或間接產(chǎn)生得溫室氣體排放總量,通過植樹造林、節(jié)能減排等形式,以抵消自身產(chǎn)生得二氧化碳排放量,實(shí)現(xiàn)二氧化碳“零排放”。

        實(shí)現(xiàn)碳中和是華夏貫徹新發(fā)展理念,推動高質(zhì)量發(fā)展得必然要求。華夏向全世界宣布碳中和戰(zhàn)略,既彰顯了大國責(zé)任與擔(dān)當(dāng),又加速了華夏能源轉(zhuǎn)型得進(jìn)程。

        功率半導(dǎo)體與“碳中和”

        功率半導(dǎo)體是電子裝置中電能轉(zhuǎn)換與電路控制得核心,主要用于改變電子裝置中電壓和頻率、直流交流轉(zhuǎn)換等。近年來,功率半導(dǎo)體得應(yīng)用領(lǐng)域已從工業(yè)控制和消費(fèi)電子拓展至新能源、軌道交通、智能電網(wǎng)、變頻家電等諸多市場。當(dāng)前,國內(nèi)新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展熱火朝天,光伏、新能源汽車、充電樁等行業(yè)得技術(shù)發(fā)展背后都有著功率半導(dǎo)體得影子。

        功率半導(dǎo)體可分為功率分立器件(含模塊)和功率IC兩大類,其中功率分立器件主要包括二極管、晶體管(MOSFET、IGBT等)、晶匣管等,功率IC則包括AC/DC、DC/DC、PMIC、DRIVE-IC等。

        功率半導(dǎo)體對于實(shí)現(xiàn) “碳中和”有著重要意義。節(jié)能環(huán)保,低碳生活得本質(zhì),就是對能量進(jìn)行合理得管理,提高能源轉(zhuǎn)換效率,降低能耗減少碳排放。在半導(dǎo)體領(lǐng)域中,能量也就是功率,功率P=IV,提高能源轉(zhuǎn)換效率,對電壓電流得運(yùn)用進(jìn)行有效得控制,這就是功率半導(dǎo)體對節(jié)能減排、踐行“碳中和”得意義。

        此外,以碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)為代表得第三代半導(dǎo)體(寬禁帶半導(dǎo)體),具備高頻、高效、高功率、耐高壓、耐高溫、抗輻射能力強(qiáng)等優(yōu)越性能,也將在實(shí)現(xiàn)“碳中和”目標(biāo)過程中發(fā)揮重要作用。

        功率半導(dǎo)體在細(xì)分應(yīng)用市場上對 “碳中和”得意義

        那么,功率半導(dǎo)體在細(xì)分應(yīng)用市場對“碳中和”有何具體意義?

        數(shù)據(jù)中心

        隨著數(shù)據(jù)中心得迅猛發(fā)展,數(shù)據(jù)中心能耗問題也越來越突出,高效可靠得數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)方案,是提高數(shù)據(jù)中心電能使用效率,降低設(shè)備能耗得有效方式。服務(wù)器數(shù)據(jù)中心屬全年無休得工作狀態(tài),在各種復(fù)雜得應(yīng)用環(huán)境下需要實(shí)現(xiàn)高可靠性、高效率、高功率密度要求,功率器件整體性能得提升在助力數(shù)據(jù)中心“雙碳”上有重大意義。

        光伏風(fēng)電

        光伏風(fēng)電方面,IGBT是新能源光伏、風(fēng)電和光伏逆變器得核心零部件。IGBT通態(tài)電流大,正反向組態(tài)電壓高,通過電壓來控制導(dǎo)通或關(guān)斷,使IGBT在中、高壓容量損耗小,光伏逆變器應(yīng)用中需要大量高壓、超高壓IGBT,讓光伏發(fā)出得粗電,變成能平穩(wěn)上網(wǎng)得精細(xì)電(未來碳中和非常重要得環(huán)節(jié))。

        此外,SiC、GaN功率器件可進(jìn)一步賦能發(fā)電,增加太陽能轉(zhuǎn)換效率。如SiC MOSFET +SBD可使光伏逆變器,轉(zhuǎn)換效率可從96%提升至99%以上;能量損耗降低 50%以上;設(shè)備循環(huán)壽命提升50倍;能夠縮小系統(tǒng)體積 、增加功率密度、延長器件使用壽命、降低生產(chǎn)成本等。

        光伏發(fā)電在Boost和逆變電路中使用GaN器件,可以提高開關(guān)頻率和效率,從而大大減小光伏逆變器得體積和重量。

        新能源汽車

        在China“碳中和”政策助推下,未來汽車行業(yè)將屬于新能源電動汽車時(shí)代,電動汽車需要用到大量得功率半導(dǎo)體產(chǎn)品。如何獲取電能并充分利用,是未來減少二氧化碳排放、實(shí)現(xiàn)“碳中和”得關(guān)鍵,而電能得利用就離不開功率半導(dǎo)體。功率半導(dǎo)體在電動車上應(yīng)用于電控、空調(diào)與熱管理、OBC等場景,是決定電動車性能與安全性得核心器件。

        MOSFET在電動馬達(dá)幫助驅(qū)動、電動助力轉(zhuǎn)向及電制動等動力控制系統(tǒng),以及電池管理系統(tǒng)等功率變換模塊領(lǐng)域均發(fā)揮重要作用。

        5G

        未來5G通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)到達(dá)中后期之后,諸多應(yīng)用將可以在5G網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn),比如物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、智能駕駛、區(qū)塊鏈、醫(yī)療信息化、政務(wù)信息化等。這些應(yīng)用要接入5G通信網(wǎng)絡(luò)得時(shí)候,也離不開物理上半導(dǎo)體芯片得支持。

        追求“碳中和”將加速能源革命和數(shù)字電力行業(yè)發(fā)展,半導(dǎo)體功率器件在不同應(yīng)用中具有明顯優(yōu)勢,可以減少碳排放、促進(jìn)電氣化、提高能源效率等。

        實(shí)現(xiàn)“碳中和”,功率半導(dǎo)體大有可為!

         
        (文/付瑾瑤)
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