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通知文章2023/07/13

制定电力电子技术规范路线图,实现可持续社会
-为2050年碳中和社会所需的先进电力电子技术的传播做出贡献-

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  • 制定使用宽带隙半导体的电力电子技术规范路线图
  • 旨在利用此路线图扩大先进电力电子技术的传播
  • 开始向提出请求的人提供此路线图

概览图

使用宽带隙半导体的电力电子技术规范路线图

摘要

米乐m6官方网站(以下简称“AIST”)制定了路线图,以实现使用宽带隙半导体的电力电子技术所需的规格,以实现可持续发展的社会,并已开始向希望这样做的人提供该路线图。电力电子技术是功率半导体作为开关,可以将电源切换到易于使用的状态,被广泛用作各种设备的电源。迄今为止,电力电子器件主要使用Si(硅)制成的功率半导体,但为了到2050年实现碳中和社会,需要更高性能的电力电子技术,而远超Si功率半导体能力的SiC(碳化硅)、GaN(氮化镓)和金刚石等先进功率半导体受到关注。

AIST 能源与环境领域的先进电力电子研究中心将制定并提供使用 SiC、GaN 和金刚石等宽带隙半导体的电力电子技术的规范路线图。通过这一点,我们的目标是通过建立先进的电力电子技术和满足工业需求的技术的稳定转让来增强国内工业的竞争力并加强经济安全。

 

发展的社会背景

为了在2050年实现碳中和社会,需要更高性能的电力电子技术,其性能要求远远超出硅功率半导体的能力。在此背景下,SiC、GaN、金刚石等先进功率半导体作为取代Si的新型半导体而受到关注。

例如SiC和GaN功率半导体切换性能中对此进行了解释(图表)。该图表明,在该图的右上范围内,开关性能较高。当前硅功率半导体可以处理的区域是图中左下角所示的范围。 SiC和GaN功率半导体的开发正在作为一项技术不断进步,以将该范围向右上方扩大,并开发出Si功率半导体难以满足的性能。目前,以1kV级功率器件为中心的功率器件市场已经开始,这些功率器件在电力电子设备中的应用正在快速进展。但目前只能发挥SiC和GaN的部分性能,未来电力电子设备还存在很大的创新空间。

图

Si功率半导体与先进功率半导体的开关性能比较

路线图制定的背景

先进的电力电子技术对于2050年实现碳中和至关重要。然而,要真正实现温室气体减排,仅仅在目标年之前掌握该技术是没有意义的,必须要在目标年实现碳中和。需要在目标年内采用该技术的装置在全球范围内得到广泛应用,并真正达到减少温室气体排放的效果。也就是说,要实现目标,需要考虑技术开发、技术向产业转移和大规模生产、产品传播所需的时间。因此,我们需要一个纵观全局的路线图,我们决定在此时创建一​​个路线图。

 

路线图内容

电力电子技术主要分为“晶圆”、“功率器件”和“安装/功率模块”,每个技术领域对应不同的行业。从这个角度出发,我们制定了晶圆、功率器件、封装/功率模块三个领域的路线图。另外,在考虑社会实施的加速时,需要改进生产工艺并引入新技术来扩大上述三个领域的应用范围,因此我们也对此进行了撰写。为了发挥先进功率半导体的高性能优势,需要在外围材料和外围电路元件的改进上下功夫。事实上,当试图打造能够享受先进功率半导体优越性能的电力电子设备时,往往由于外围材料和外围电路元件能力不足而无法利用先进功率半导体的能力。从这个角度来看,除了三个领域的路线图之外,我们还制作了一个表格来整理外围技术的技术要求。

 

未来计划

我们的目标是通过建立使用SiC、GaN和金刚石等先进功率半导体的先进电力电子技术,并稳步转让满足工业需求的技术,增强国内工业的竞争力并加强经济安全。此外,通过扩大先进电力电子设备的使用,我们将为清洁能源战略做出贡献,促进碳中和,加强全球能源安全。

 

请求路线图

如果您想收到路线图,请访问下面的网址,填写必要的信息,然后进行申请。

https://formsofficecom/Pages/ResponsePageaspx?id=yP6nGC9lm0CDaSctnOgGIOJqOlqVItZAuyxTkwl85R1UOVdXQzBUSkJaVUdSNzJVMjhXSjE4Q0lFTy4u

 

术语解释

◆功率半导体
可以处理高电压和大电流的二极管和晶体管。[返回来源]
◆切换性能
电力电子应用中功率半导体的重要性能之一,表示功率半导体可以处理的开/关能力。开关频率表示功率器件每秒通断的次数,该值越高,高速运行性能越好,功率控制性能也越好。开关容量表示开关可以处理的电压和电流的乘积,该值越大,处理大功率的性能越好。需要注意的是,在实际的功率半导体中,开关频率和开关容量之间存在着权衡关系,很难同时实现两者。[返回来源]
 

此事的联系信息

国立产业技术综合研究所
先进电力电子研究中心
〒305-8569茨城县筑波市小野川16-1筑波中央西事务所
电子邮件:adperc_info-ml*aistgojp(使用前请将*更改为@。)