Цзяншан Scotech Электрик Co., ООО
Внедрение полупроводниковых-трансформаторов ускоряется по мере того, как Китай добивается прорыва в производстве SiC-силовых устройств класса KV-
Dec 01, 2025
Оставить сообщение
Недавно в Китае было объявлено о двух крупных достижениях в области полупроводников с широкой запрещенной зоной: двунаправленное-блокирующее силовое устройство SiC на 15 кВ, разработанное командой доктора Син Хуанга в Пинежаде, и SiC MOSFET на 10 кВ, совместно выпущенный Zhanxin Electronics и Университетом Чжэцзяна.
Эти достижения знаменуют собой выход Китая на лидирующие позиции в мире по технологиям SiC класса кВ-и, как ожидается, значительно ускорят коммерциализацию полупроводниковых-трансформаторов (SST) в интеллектуальных сетях, центрах обработки данных искусственного интеллекта и системах возобновляемых источников энергии.
Устранение технических проблем, связанных с высоковольтными-SST
В качестве оборудования следующего-поколения для энергетических систем будущего SST обещают высокую эффективность, компактные размеры и гибкое управление энергопотреблением. Однако их индустриализация долгое время сдерживалась ограничениями производительности высоковольтных устройств.
Традиционные кремниевые IGBT не могут соответствовать требованиям SST по высокому напряжению, высокой частоте переключения и низким потерям. Карбид кремния, напряженность поля пробоя которого в десять раз превышает силу кремния, а также меньшие потери на переключение и проводимость, стал идеальным материалом для приложений с высоким напряжением кВ-класса-.
Недавние достижения в области SiC-устройств на напряжение 10–15 кВ значительно повышают эффективность SST, упрощают архитектуру системы и снижают затраты,-закладывая основу для развертывания SST среднего-напряжения.
Двунаправленное-блокирующее устройство SiC на 15 кВ упрощает топологии среднего-напряжения
Разработанный доктором Син Хуаном во время его работы в Системном центре FREEDM Университета штата Северная Каролина,Устройство SiC 15 кВнаправлена на решение давних-проблем в распределительных сетях среднего-напряжения.
Коммерческим устройствам SiC ниже 3 кВ требуются многоуровневые каскадные конфигурации H-моста для подключения к сетям 10–35 кВ. Это приводит к:
большое количество устройств,
повышенная сложность управления,
снижение надежности системы.
Новое устройство на 15 кВ-с возможностью истинной двунаправленной блокировки и напряжением пробоя 15 кВ-может напрямую взаимодействовать с сетями среднего-напряжения без много-каскадного каскадирования, что снижает уровень каскадного каскадирования SST более чем на 80 %.
Новая конструкция двунаправленной клеммы в сочетании с обширными исследованиями поведения при коротком-замыкании, лавинном пробое и высоко-старении при высоких температурах обеспечивает полную характеристику надежности и поддерживает сложные сценарии, такие как изоляция неисправностей постоянного тока и системы HVDC.
SiC MOSFET 10 кВ: большая площадь кристалла, большой ток и готовность к массовому-производству
На выставке ISPSD 2025 компания Zhanxin Electronics и Чжэцзянский университет представили SiC MOSFET на 10 кВ, решающий две основные отраслевые проблемы: изготовление пластин большой-площади и потери проводимости при высоком-напряжении.
Ключевые показатели производительности:
размер чипа: 10 мм × 10 мм, один из самых крупных из опубликованных;
ток проводимости: ~40 А;
breakdown voltage: >12 кВ;
в зависимости от-сопротивления (Ron.sp):<120 mΩ·cm², approaching theoretical SiC limits;
изготовлен на 6--дюймовой платформе SiC с возможностью масштабируемого массового производства.
В устройстве используется имплантация ионов высокой-ионов и узкая конструкция JFET, позволяющая решить проблему компромисса-между высоким напряжением и низким сопротивлением, а оптимизированная структура выводов повышает производительность чипов большой-площади.
Обеспечение возможности модернизации интеллектуальных сетей, центров обработки данных искусственного интеллекта и возобновляемых источников энергии
Ожидается, что развитие силовых устройств SiC класса кВ- ускорит внедрение SST во многих секторах:
Умные сети
SST, использующие SiC-устройства среднего-напряжения, обеспечивают эффективное преобразование переменного тока в высокочастотный-постоянный ток, повышая гибкость сети и интеграцию распределенной энергетики.
Центры обработки данных искусственного интеллекта
Устройства SiC класса кВ- делают возможным создание архитектур прямого питания среднего-напряжения.
Плотность мощности одной-стойки может достигать 1 МВт.
PUE может упасть ниже 1,1.
Ежегодная экономия энергии для гипермасштабных центров обработки данных может достигать десятков миллионов кВтч.
Возобновляемая энергия
Благодаря высокой-частотной производительности:
Фотоэлектрические инверторы и ветровые преобразователи могут уменьшить размер фильтра на 50%.
стоимость системы снижается на ~20%;
Надежность повышается в суровых условиях окружающей среды.
Перспективы: более высокое напряжение, более низкая стоимость и более широкое внедрение
Ожидается, что устройства SiC класса кВ- будут развиваться в направлении:
более высокие напряжения пробоя (15 кВ+), более высокие номинальные токи и меньшие потери через траншейные-затворы и передовые технологии упаковки;
более низкая стоимость за счет 8-дюймовых пластин SiC и повышение производительности;
более глубокая интеграция с SST для создания инновационных топологий для интеллектуальных сетей, вычислительных кластеров искусственного интеллекта и баз возобновляемых источников энергии.
Эти прорывы демонстрируют мощный импульс в китайской экосистеме высоковольтных SiC и сигнализируют о важном моменте для быстрой индустриализации SST.
Отправить запрос