Jiangshan Scotech Electric Co., Ltd
Solid{0}}Inzet van solidstate-transformatoren versnelt naarmate China doorbraken bereikt op het gebied van KV-Klasse SiC-stroomapparaten
Dec 01, 2025
Laat een bericht achter
Twee belangrijke ontwikkelingen op het gebied van halfgeleiders met een brede{0}}bandgap zijn onlangs in China aangekondigd: een bidirectioneel-blokkerend SiC-stroomapparaat van 15 kV, ontwikkeld door het team van Dr. Xing Huang in Pinejade, en een SiC-MOSFET van 10 kV, gezamenlijk uitgebracht door Zhanxin Electronics en de Universiteit van Zhejiang.
Deze prestaties markeren de toetreding van China tot het internationaal toonaangevende niveau van SiC-technologie van kV{0}}-klasse en zullen naar verwachting de commercialisering van solid--transformatoren (SST's) in slimme netwerken, AI-datacenters en systemen voor hernieuwbare energie aanzienlijk versnellen.
Het doorbreken van het technische knelpunt van hoogspannings-SST's
Als apparatuur van de volgende-generatie voor toekomstige energiesystemen beloven SST's hoge efficiëntie, compacte afmetingen en flexibel energiebeheer. Hun industrialisatie wordt echter lange tijd beperkt door de prestatiebeperkingen van hoogspanningsapparaten.
Traditionele silicium-IGBT's kunnen niet voldoen aan de SST-vereisten voor hoge spanning, hoge schakelfrequentie en laag verlies. SiC, met tien keer de doorslagveldsterkte van silicium en inherent lagere schakel- en geleidingsverliezen, is het ideale materiaal gebleken voor hoogspanningstoepassingen van de kV-klasse-.
Recente doorbraken op het gebied van 10-15 kV SiC-apparaten verbeteren de SST-efficiëntie aanzienlijk, vereenvoudigen de systeemarchitectuur en verlagen de kosten-, waardoor de basis wordt gelegd voor de- middenspannings-SST-implementatie.
15 kV bidirectioneel-Het blokkeren van SiC-apparaat vereenvoudigt midden-spanningtopologieën
Ontwikkeld door Dr. Xing Huang tijdens zijn ambtstermijn bij het FREEDM Systems Center, North Carolina State University, de15 kV SiC-apparaatricht zich op al lang-aanstaande uitdagingen in midden-spanningsdistributienetwerken.
Commerciële SiC-apparaten onder 3 kV vereisen multi--niveau gecascadeerde H--brugconfiguraties om verbinding te maken met 10-35 kV-netwerken. Dit leidt tot:
een groot aantal apparaten,
verhoogde controlecomplexiteit,
verminderde systeembetrouwbaarheid.
Het nieuwe 15 kV-apparaat-met echt bidirectioneel blokkeervermogen en een doorslagspanning van 15 kV-kan rechtstreeks communiceren met midden-spanningsnetten zonder meer-trapscascadering, waardoor de SST-cascadeniveaus met meer dan 80% worden verminderd.
Een nieuw bidirectioneel terminalontwerp, gecombineerd met uitgebreid onderzoek naar het gedrag van kortsluit{0}}, lawine-uitval en veroudering bij hoge- temperaturen, maakt een volledige karakterisering van de betrouwbaarheid mogelijk en ondersteunt veeleisende scenario's zoals DC-foutisolatie en HVDC-systemen.
10 kV SiC-MOSFET: groot chipoppervlak, hoge stroomsterkte en massa-klaar voor productie
Op ISPSD 2025 onthulden Zhanxin Electronics en Zhejiang University een 10 kV SiC MOSFET die twee grote industriële uitdagingen aanpakt: productie van wafers op grote- oppervlakken en hoge- spanningsgeleidingsverliezen.
Belangrijkste prestatiehoogtepunten:
chipgrootte: 10 mm x 10 mm, een van de grootste publiekelijk gerapporteerde;
geleidingsstroom: ~40 A;
breakdown voltage: >12 kV;
specifiek over-weerstand (Ron.sp):<120 mΩ·cm², approaching theoretical SiC limits;
vervaardigd op een 6- SiC-platform met schaalbare massaproductiemogelijkheden.
Het apparaat maakt gebruik van ionenimplantatie met hoge{0}}energie en een smal JFET-ontwerp om de inherente wisselwerking tussen hoge spanning en lage weerstand op te lossen, terwijl geoptimaliseerde terminalstructuren de opbrengst voor chips met een groot- oppervlak verbeteren.
Upgrades mogelijk maken voor slimme netwerken, AI-datacenters en hernieuwbare energiebronnen
De verwachting is dat de volwassenheid van SiC-stroomapparatuur van de kV--klasse de acceptatie van SST in meerdere sectoren zal versnellen:
Slimme netwerken
SST's die gebruik maken van SiC-apparaten met middenspanning- maken een efficiënte wisselstroom-hoog-gelijkstroom-conversie mogelijk, waardoor de flexibiliteit van het elektriciteitsnet en de gedistribueerde energie-integratie worden verbeterd.
AI-datacenters
SiC-apparaten van de kV--klasse maken architectuur voor directe middenspanning- mogelijk.
De vermogensdichtheid van één-rack kan 1 MW bereiken.
PUE kan onder de 1,1 dalen.
De jaarlijkse energiebesparingen voor hyperscale datacenters kunnen tientallen miljoenen kWh bedragen.
Hernieuwbare energie
Dankzij hoge-frequentieprestaties:
PV-omvormers en windomvormers kunnen de filtergrootte met 50% verkleinen.
systeemkosten dalen met ~20%;
De betrouwbaarheid verbetert onder zware omgevingsomstandigheden.
Vooruitzichten: hogere spanning, lagere kosten en bredere implementatie
SiC-apparaten van de kV--klasse zullen naar verwachting evolueren in de richting van:
hogere doorslagspanningen (15 kV+), hogere stroomwaarden en lager verlies dankzij trench{2}}gate- en geavanceerde verpakkingstechnologieën;
lagere kosten via 8-inch SiC-wafels en opbrengstverbeteringen;
diepere integratie met SST's om innovatieve topologieën voor slimme netwerken, AI-computerclusters en hernieuwbare energiebases mogelijk te maken.
Deze doorbraken demonstreren een sterk momentum in het Chinese hoogspannings-SiC-ecosysteem en duiden op een kritieke periode voor snelle SST-industrialisatie.
Aanvraag sturen