電子發(fā)燒友網(wǎng)報道(文/黃山明)當(dāng)前,SiC芯片已經(jīng)在儲能系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用,并且發(fā)展呈現(xiàn)出快速增長的趨勢,其技術(shù)優(yōu)勢和市場潛力逐漸顯現(xiàn)。
SiC材料憑借其寬禁帶特性,在高溫、高壓和高頻場景下表現(xiàn)優(yōu)異,顯著提升了儲能系統(tǒng)中逆變器、PCS等電力電子設(shè)備的效率。比如一些采用SiC的儲能系統(tǒng)可減少能量轉(zhuǎn)換損耗,提升整體能效,預(yù)計未來三到五年內(nèi)功率密度將提升30%以上。
同時其工作溫度可達(dá)200°C以上的耐高溫性能使SiC在儲能設(shè)備中更穩(wěn)定,同時體積和重量的減少有助于優(yōu)化儲能系統(tǒng)集成,尤其在光儲一體化項目中更具競爭力。
尤其目前行業(yè)內(nèi)已經(jīng)開始轉(zhuǎn)向8英寸晶圓,加上技術(shù)的提升,不僅推動SiC芯片良率提升至90%以上,還逐步降低生產(chǎn)成本。預(yù)計2025年國產(chǎn)SiC芯片價格降幅達(dá)30%,推動其在儲能領(lǐng)域的規(guī)模化應(yīng)用。
值得一提的是,采用SiC模塊的PCS效率可從傳統(tǒng)IGBT的96% 提升至99%以上,功率密度提高35%-50%,顯著縮短儲能系統(tǒng)投資回報周期(1-2年)。2025年國產(chǎn)SiC模塊成本已與進(jìn)口IGBT模塊持平,疊加規(guī)模化生產(chǎn),加速行業(yè)滲透。
近期儲能SiC新品
近期不少企業(yè)也相繼推出了一些儲能相關(guān)的SiC產(chǎn)品,例如AOS公司準(zhǔn)備在2025年推出的第三代SiC MOSFET,相比上一代產(chǎn)品,通過縮小MOSFET芯片內(nèi)部單元之間的距離,能夠在相同的芯片面積內(nèi)集成更多的單元。這不僅顯著提高了器件的整體電流承載能力,有效降低了單位面積上的導(dǎo)通電阻。
在相同的工作條件下,這種設(shè)計能夠更高效地傳導(dǎo)電流,從而減少能量損耗和發(fā)熱,提升了整體系統(tǒng)的能效比。
同時,AOS還改進(jìn)了器件的雪崩耐受性,使其在應(yīng)對電感負(fù)載引起的瞬態(tài)電壓和電流尖峰時表現(xiàn)更加出色。增強的雪崩耐受性意味著器件能夠承受更高的非箝位電感開關(guān)能量,從而增強了設(shè)備在高應(yīng)力環(huán)境下的可靠性和耐用性。
國內(nèi)方面,基本半導(dǎo)體近期推出了SiC MOSFET模塊BMF240R12E2G3在125kW工商業(yè)儲能PCS中展現(xiàn)高頻高效、高溫穩(wěn)定特性。效率表現(xiàn)上,在125kW的100%負(fù)載上效率可達(dá)99.1%,較IGBT方案提升3%,在120%負(fù)載情況下,效率為98.5%,滿足工商業(yè)高負(fù)荷需求。
參數(shù)上,電壓/電流為1200V/240A,導(dǎo)通電阻為5.5mΩ(25℃),開關(guān)頻率32-40kHz(可選),結(jié)溫范圍在-40~175℃,而行業(yè)主流通常為-40~150℃。
動態(tài)特性上,150℃時Eon較25℃下降35%,高溫重載效率顯著提升。而VSD僅1.35V,較普通SiC MOSFET降低30%,浪涌電流抵御能力提升50%。
穩(wěn)定性上,通過BTD5350MCWR驅(qū)動芯片實現(xiàn)米勒鉗位保護(hù),搭配BTP1521F電源芯片提供“-4V負(fù)偏壓”,防止誤觸發(fā);TR-P15DS23 變壓器實現(xiàn)4W隔離供電,確保惡劣環(huán)境下驅(qū)動穩(wěn)定性,整體方案通過AQG324認(rèn)證。
小結(jié)
全球SiC器件產(chǎn)業(yè)正經(jīng)歷從技術(shù)壟斷到多極競爭的變革。國際IDM廠商憑借先發(fā)優(yōu)勢主導(dǎo)高端市場,國內(nèi)企業(yè)通過成本控制與技術(shù)創(chuàng)新快速崛起。目前國產(chǎn)SiC模塊單價已與IGBT持平,規(guī)模化生產(chǎn)后進(jìn)一步攤薄成本。全生命周期成本優(yōu)勢顯著,工商業(yè)儲能回本周期縮短至1-2年。未來,隨著8英寸襯底量產(chǎn)、車規(guī)級驗證加速及光儲一體化爆發(fā),國產(chǎn)SiC器件有望在全球市場實現(xiàn)彎道超車,助力雙碳目標(biāo)達(dá)成。
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