Quels effets d'économie d'énergie et d'amélioration de l'efficacité les diodes peuvent-elles apporter dans le cadre de l'objectif de neutralité carbone ?

1, Innovation matérielle : les semi-conducteurs à large bande interdite ouvrent l'ère des faibles pertes
Les diodes traditionnelles-à base de silicium présentent d'importants problèmes de consommation d'énergie dans les scénarios à haute-tension et haute-fréquence en raison de leur résistance élevée et de leur faible fréquence de commutation. Les matériaux semi-conducteurs à large bande interdite représentés par le carbure de silicium (SiC) et le nitrure de gallium (GaN) sont devenus la direction principale de la mise à niveau de la technologie des diodes en raison de leurs avantages physiques.

Perte de conduction réduite
La résistance de conduction des diodes SiC ne représente que 1/100 à 1/300 de celle des dispositifs à base de silicium-. Dans l'application de piles de charge haute tension-de 800 V, la perte de conduction peut être réduite de plus de 60 %. Par exemple, la diode SiC Schottky de ROHM améliore l'efficacité de 3 % par rapport aux dispositifs à base de silicium-à une fréquence de fonctionnement de 100 kHz, et la chute de tension directe diminue de 0,45 V à 0,28 V, ce qui entraîne une augmentation de 0,4 point de pourcentage de l'efficacité du système.
Optimisation des caractéristiques des commutateurs
Le temps de récupération inverse des diodes SiC est proche de zéro et les caractéristiques de commutation haute fréquence-améliorent considérablement l'efficacité de la conversion de puissance. Dans les systèmes d'alimentation des centres de données, les modules électroniques de puissance utilisant des diodes SiC peuvent augmenter l'efficacité de conversion de la périphérie du réseau au processeur de 80 % à plus de 90 %, économisant ainsi plus de 200 kWh d'électricité par serveur et par an.
Résistance et intégration à haute température
Les dispositifs SiC peuvent fonctionner de manière stable dans des environnements supérieurs à 200 degrés, réduisant ainsi la complexité de la conception de la dissipation thermique. Grâce à un emballage modulaire, la diode en carbure de silicium de Tongfangdi Yi réduit la surface de la puce de 20 %, tout en intégrant des circuits de commande et des fonctions de protection pour former un composite à haute densité de puissance-, adapté à des scénarios tels que les modules de recharge de véhicules électriques et les entraînements de moteurs industriels.
2, Extension du scénario d'application : du composant unique à l'économie d'énergie au niveau du système-
La valeur-d'économie d'énergie et d'amélioration de l'efficacité des diodes s'est étendue des fonctions traditionnelles de rectification et de régulation de tension à la gestion complète de l'énergie, couvrant des domaines clés tels que la nouvelle production d'énergie, les véhicules électriques, le contrôle industriel et les centres de données.

Nouvelle génération d’énergie : améliorer l’efficacité des onduleurs photovoltaïques
Dans les systèmes photovoltaïques, les diodes SiC appliquées aux onduleurs DC-AC peuvent réduire les pertes de commutation de 30 % et améliorer l'efficacité du système de 2 à 3 points de pourcentage. En prenant comme exemple une centrale photovoltaïque de 100 MW, la production annuelle d'électricité peut augmenter de 2 millions de kWh et réduire les émissions de dioxyde de carbone de 1 600 tonnes.
Véhicules électriques : raccourcir le temps de recharge et étendre l’autonomie
Dans la plate-forme de charge rapide haute tension-800 V, les diodes SiC et les MOSFET travaillent ensemble pour augmenter la densité de puissance du module de charge à 35 kW/L, et l'efficacité de charge atteint 98 %. Après avoir adopté des dispositifs d'alimentation SiC, la Tesla Model 3 a augmenté son autonomie de 5 % et réduit le temps de charge de 20 %.
Moteurs industriels : réduire la consommation d’énergie et les coûts de maintenance
Les systèmes de moteurs industriels représentent 45 % de la consommation électrique mondiale, et les entraînements à fréquence variable utilisant des diodes SiC peuvent augmenter le rendement du moteur de 85 % à 95 %. Par exemple, après la rénovation d'une certaine entreprise sidérurgique, les économies annuelles d'électricité ont atteint 120 millions de kWh et les émissions de carbone ont été réduites de 96 000 tonnes.
Data Center : optimisation de la gestion de l’alimentation et du refroidissement
La consommation électrique des centres de données représente 2 % du total mondial, et l'utilisation de modules d'alimentation à diode SiC peut réduire la valeur PUE (Power Usage Efficiency) en dessous de 1,1. En prenant comme exemple les centres de données à très grande échelle, les économies d'énergie annuelles dépassent 50 millions de kWh, ce qui équivaut à une réduction de la consommation de 40 000 tonnes de charbon standard.
3, Collaboration dans la chaîne industrielle : substitution de localisation et reconstruction écologique
Dans le contexte de la restructuration de la chaîne d'approvisionnement mondiale, l'industrie chinoise des diodes passe de « suivre la tendance » à « montrer la voie » grâce aux percées technologiques et à la synergie écologique.

Fin matériau : Extension de la capacité de production de substrats SiC
Des entreprises nationales telles que Tianyue Advanced et Sanan Optoelectronics ont réussi à produire en masse des substrats SiC de 6 pouces, avec une capacité de production mondiale de 30 % d'ici 2025. Le coût du substrat a diminué de 60 % par rapport à 2020, faisant passer le prix des diodes SiC de 10 $ par puce à 2 $, accélérant leur pénétration dans les domaines de l'électronique grand public et du photovoltaïque.
Fin de fabrication : technologie itérative d’emballage et de test
Les entreprises nationales utilisent des technologies d'emballage de miniaturisation telles que DFN et SODFL pour réduire l'inductance parasite des diodes de 50 % et s'adapter aux configurations de circuits imprimés à haute-densité. Par exemple, la diode SiC 1 200 V de Shilanwei est conditionnée sur un substrat en cuivre, ce qui réduit l'augmentation de la température de 40 degrés par rapport aux produits traditionnels et améliore considérablement la fiabilité du système.
Fin d'application : Liaison profonde de la chaîne écologique
BYD, Huawei Digital Energy et d'autres fabricants de systèmes collaborent avec des sociétés de diodes pour développer des produits personnalisés. Par exemple, Yangjie Technology a collaboré avec BYD pour développer des diodes SiC de qualité automobile, qui ont été largement utilisées dans les modèles Han EV avec un seul véhicule d'une valeur de plus de 500 yuans, formant un écosystème en boucle fermée-de « systèmes de puces matérielles ».