国网智能电网研究院成功研制3300V50A碳化硅二极管芯片TIME:2014-10-17 14:31:12   浏览次数:73323

 近日,在国家电网公司科技项目支持下,国网智能电网研究院通过自主研发,制备出3300V/50A碳化硅二极管芯片,正向压降仅为2.5V,并先后在中国电科十三研究所、第五十五研究所以及中科院微电子所完成工艺验证。这是国内迄今为止公开报道的功率等级最高的碳化硅电力电子芯片,它的成功研制,标志着国家电网公司已具备碳化硅大功率器件研发能力,并有可能在英飞凌、CREE等国外公司垄断高端电力电子芯片领域占领一席之地。

与微电子技术中芯片技术(CPU)一样,电力电子芯片负责实现电能变换与控制,是电力电子装置的核心。

碳化硅器件是目前为止技术最成熟、应用最为广泛的第三代半导体器件之一,可以打破传统Si基器件的物理极限,具有电压等级高、通流能力大、损耗小、散热快等特点,应用于已有装备替代部分硅器件,可以达到降低损耗、减小体积的效果。例如采用全控型碳化硅MOSFET或者IGBT,替代换流阀中不可关断的硅晶闸管,不仅能量损耗减少35%以上,装置体积重量减小30%,还将彻底解决换相失败问题。

采用碳化硅器件还可以制备硅器件难以实现的新型装置,例如智能电网的核心装备电力电子变压器、固态开关等。电力电子变压器在完成常规变压器变压、隔离、能量传递等功能的同时,也可以完成潮流控制、电能质量调节等功能。固态开关开关时间小于10ms,没有熄弧时间,并且没有开关次数的限制,可以极大的提高开关寿命。

国网智能电网研究院计划未来将继续在碳化硅领域加大科研力度,计划建设国内首条电力系统专用高压碳化硅工艺中试线,开展1200V-20kV大功率碳化硅电力电子器件的研发,为国家电网公司电力电子领域从集成创新到核心技术引领创新的跨越提供关键元器件支撑。