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碳化硅：提升数千种应用的节能效果

功率电子器件为各种应用的节能提供了极好的机会。在提升功率器件的性能方面，没有比节能的碳化硅更好的了。通过用碳化硅器件替代标准的硅器件(比如二极管和MOSFET)，功率损失可以显著减少，从而实现更高效率的能量使用。

举例来说，使用碳化硅肖特基二极管在全球范围内已经节省了6亿美元，Cree公司指出，相当于三座火力发电厂或65万辆汽车的年二氧化碳排放量。这只是个开始，因为目前碳化硅在功率器件市场中只占约1.5%的份额。据Cree预计，碳化硅普及带来的潜在节能效果将相当于每年减少3亿吨二氧化碳排放或240座火力发电厂。

事实上，使用碳化硅功率开关和二极管的潜在节能机会非常多，包括电源、空调、变速电机、家用电器设备和固态照明，以及电网、光电和风力发电站中使用的逆变器、电动汽车和混合动力汽车(HEV)中的电源管理器件等。

在电网层面，在下一代固态变压器中使用碳化硅功率器件可以使电网效率提高8%至10%。据丰田公司预测，如果逆变器使用碳化硅，混合动力汽车的燃料效率将提高10%以上。

大多数功率器件制造商都生产碳化硅器件，供应商包括碳化硅领先公司Cree、英飞凌、ROHM、意法半导体等。虽然目前为止这些制造商的关注重点还是电源市场，但太阳能逆变器领域以及用于电网中固态变压器的高压应用正受到越来越多的关注。

今年1月，Cree公司推出业界首款经全面认证的商用化碳化硅功率MOSFET，为高能效的功率开关设定了新的标杆。

今年初，Cree公司推出了一款商用化的碳化硅功率MOSFET，设计用于太阳能逆变器、高压电源和工业电源应用。三年前，德国夫琅禾费太阳能系统研究所使用Cree原型碳化硅MOSFET开发的一款光电逆变器达到了98.5%的最大额定效率。据报道，与传统的硅基晶体管相比，碳化硅器件的开关速度更快，前向偏置功率损失更小。

Cree公司还发现了在电网中应用碳化硅器件的机会。据GreenTech Media今年3月份报道，作为美Darpa和美国海军研究实验室项目的一部分，Cree公司使用碳化硅MOSFET搭建了一个10kV、100A的电源模块。这种模块被集成进通用电气公司的设备，最终开发出了工作频率为20kHz的1兆瓦变压器。同样具有6.5kV处理能力的传统变压器只能工作在500Hz。这个为Darpa项目搭建的变压器高16英寸，重75磅。

“我们下一步研究目标是电机驱动、UPS和电动汽车应用。”Cree公司功率器件部门产品营销经理Paul Kierstead透露。

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