¿Qué efectos-de ahorro de energía y mejora de la eficiencia pueden aportar los diodos en el marco del objetivo de neutralidad de carbono?

1. Innovación de materiales: los semiconductores de banda ancha abren la era de las bajas pérdidas
Los diodos tradicionales basados ​​en silicio-tienen importantes problemas de consumo de energía en escenarios de alto-voltaje y alta-frecuencia debido a su alta resistencia y baja frecuencia de conmutación. Los materiales semiconductores de banda prohibida amplia representados por el carburo de silicio (SiC) y el nitruro de galio (GaN) se han convertido en la dirección central para actualizar la tecnología de diodos debido a sus ventajas físicas.

Pérdida de conducción reducida
La resistencia de conducción de los diodos de SiC es sólo de 1/100 a 1/300 de la de los dispositivos basados ​​en silicio-. En la aplicación de pilas de carga de alto -voltaje de 800 V, la pérdida de conducción se puede reducir en más del 60 %. Por ejemplo, el diodo SiC Schottky de ROHM mejora la eficiencia en un 3 % en comparación con los dispositivos basados ​​en silicio-a una frecuencia de trabajo de 100 kHz, y la caída de voltaje directo disminuye de 0,45 V a 0,28 V, lo que resulta en un aumento de 0,4 puntos porcentuales en la eficiencia del sistema.
Optimización de las características del interruptor.
El tiempo de recuperación inversa de los diodos de SiC es cercano a cero y las características de conmutación de alta-frecuencia mejoran significativamente la eficiencia de conversión de energía. En los sistemas de energía de los centros de datos, los módulos electrónicos de potencia que utilizan diodos de SiC pueden aumentar la eficiencia de conversión desde el borde de la red al procesador del 80% a más del 90%, ahorrando más de 200 kWh de electricidad por servidor al año.
Resistencia e integración a altas temperaturas.
Los dispositivos de SiC pueden funcionar de forma estable en entornos superiores a 200 grados, lo que reduce la complejidad del diseño de disipación de calor. A través de un empaque modular, el diodo de carburo de silicio de Tongfangdi Yi reduce el área del chip en un 20 %, al tiempo que integra circuitos de conducción y funciones de protección para formar un compuesto de alta-densidad de potencia, adecuado para escenarios como módulos de carga de vehículos eléctricos y accionamientos de motores industriales.
2. Expansión del escenario de aplicación: desde un solo componente hasta el nivel de sistema-ahorro de energía
El valor-de ahorro de energía y mejora de la eficiencia de los diodos se ha extendido desde las funciones tradicionales de rectificación y regulación de voltaje hasta la gestión de energía de cadena completa, cubriendo áreas centrales como nueva generación de energía, vehículos eléctricos, control industrial y centros de datos.

Nueva generación de energía: mejorando la eficiencia de los inversores fotovoltaicos
En los sistemas fotovoltaicos, los diodos de SiC aplicados a inversores de CC-CA pueden reducir las pérdidas de conmutación en un 30 % y mejorar la eficiencia del sistema entre 2 y 3 puntos porcentuales. Tomando como ejemplo una central fotovoltaica de 100 MW, la generación de energía anual puede aumentar en 2 millones de kWh y reducir las emisiones de dióxido de carbono en 1600 toneladas.
Vehículos eléctricos: acortando el tiempo de carga y ampliando la autonomía
En la plataforma de carga rápida de alto voltaje- de 800 V, los diodos de SiC y los MOSFET trabajan juntos para aumentar la densidad de potencia del módulo de carga a 35 kW/L, y la eficiencia de carga alcanza el 98 %. Después de adoptar dispositivos de alimentación de SiC, el Tesla Model 3 aumentó su alcance en un 5% y redujo el tiempo de carga en un 20%.
Motores industriales: reduciendo el consumo energético y los costes de mantenimiento
Los sistemas de motores industriales representan el 45% del consumo mundial de electricidad, y los variadores de frecuencia que utilizan diodos de SiC pueden aumentar la eficiencia del motor del 85% al ​​95%. Por ejemplo, tras la renovación de una determinada empresa siderúrgica, el ahorro anual de electricidad alcanzó los 120 millones de kWh y las emisiones de carbono se redujeron en 96.000 toneladas.
Centro de datos: optimización de la gestión de energía y la refrigeración
El consumo de energía de los centros de datos representa el 2% del total global, y el uso de módulos de potencia de diodo de SiC puede reducir el valor PUE (Eficiencia de uso de energía) por debajo de 1,1. Tomando como ejemplo los centros de datos de gran escala, el ahorro anual de energía supera los 50 millones de kWh, lo que equivale a reducir el consumo de 40.000 toneladas de carbón estándar.
3, Colaboración en la cadena industrial: sustitución de localización y reconstrucción ecológica
En el contexto de la reestructuración de la cadena de suministro global, la industria de diodos de China está pasando de "seguir la tendencia" a "liderar el camino" a través de avances tecnológicos y sinergias ecológicas.

Fin del material: Ampliación de la capacidad de producción de sustratos de SiC
Empresas nacionales como Tianyue Advanced y Sanan Optoelectronics han logrado la producción en masa de sustratos de SiC de 6 pulgadas, con una capacidad de producción global del 30% para 2025. El costo del sustrato ha disminuido un 60% en comparación con 2020, lo que ha elevado el precio de los diodos de SiC de 10 dólares por chip a 2 dólares, acelerando su penetración en los campos de la electrónica de consumo y la energía fotovoltaica.
Final de fabricación: tecnología iterativa de embalaje y prueba.
Las empresas nacionales utilizan tecnologías de embalaje de miniaturización, como DFN y SODFL, para reducir la inductancia parásita de los diodos en un 50 % y adaptarse a diseños de PCB de alta-densidad. Por ejemplo, el diodo de SiC de 1200 V de Shilanwei está empaquetado sobre un sustrato de cobre, lo que reduce el aumento de temperatura en 40 grados en comparación con los productos tradicionales y mejora significativamente la confiabilidad del sistema.
Final de la aplicación: Unión profunda de la cadena ecológica.
BYD, Huawei Digital Energy y otros fabricantes de sistemas colaboran con empresas de diodos para desarrollar productos personalizados. Por ejemplo, Yangjie Technology ha colaborado con BYD para desarrollar diodos de SiC de grado automotriz, que se han aplicado ampliamente en modelos Han EV con un valor de vehículo único de más de 500 yuanes, formando un ecosistema de circuito cerrado-de "sistemas de chips de materiales".