Jiangshan Scotech Electrical Co., Ltd.
Der Einsatz von Festkörpertransformatoren beschleunigt sich, da China Durchbrüche bei SiC-Leistungsgeräten der KV-Klasse erzielt
Dec 01, 2025
Eine Nachricht hinterlassen
Kürzlich wurden in China zwei wichtige Fortschritte auf dem Gebiet der Halbleiter mit großer Bandlücke angekündigt: ein bidirektional blockierendes 15-kV-SiC-Leistungsgerät, das von Dr.
Diese Erfolge markieren Chinas Einstieg in die international führende Stufe der SiC-Technologie der kV-Klasse und dürften die Kommerzialisierung von Festkörpertransformatoren (SSTs) in intelligenten Netzen, KI-Rechenzentren und Systemen für erneuerbare Energien erheblich beschleunigen.
Überwindung des technischen Engpasses von Hochspannungs-SSTs
Als Geräte der nächsten -Generation für zukünftige Energiesysteme versprechen SSTs hohe Effizienz, kompakte Größe und flexibles Energiemanagement. Ihre Industrialisierung wurde jedoch lange Zeit durch die Leistungsbeschränkungen von Hochspannungsgeräten eingeschränkt.
Herkömmliche Silizium-IGBTs können die SST-Anforderungen für hohe Spannung, hohe Schaltfrequenz und geringe Verluste nicht erfüllen. SiC hat sich mit der zehnfachen Durchbruchfeldstärke von Silizium und von Natur aus geringeren Schalt- und Leitungsverlusten als ideales Material für Hochspannungsanwendungen der kV-Klasse erwiesen.
Jüngste Durchbrüche bei 10–15-kV-SiC-Geräten verbessern die SST-Effizienz erheblich, vereinfachen die Systemarchitektur und senken die Kosten-und legen damit den Grundstein für den Mittelspannungs-SST-Einsatz-.
Bidirektionales-blockierendes 15-kV-SiC-Gerät vereinfacht Mittelspannungstopologien
Entwickelt von Dr. Xing Huang während seiner Amtszeit am FREEDM Systems Center der North Carolina State University15-kV-SiC-Gerätzielt auf seit langem-anstehende Herausforderungen in Mittelspannungsverteilungsnetzen- ab.
Kommerzielle SiC-Geräte unter 3 kV erfordern mehrstufige kaskadierte H--Brückenkonfigurationen für den Anschluss an 10–35-kV-Netze. Dies führt zu:
eine große Anzahl von Geräten,
erhöhte Steuerungskomplexität,
verringerte Systemzuverlässigkeit.
Das neue 15-kV-Gerät-mit echter bidirektionaler Sperrfähigkeit und 15-kV-Durchbruchspannung-kann ohne mehrstufige Kaskadierung direkt an Mittelspannungsnetze-angebunden werden, wodurch die SST-Kaskadierungswerte um über 80 % reduziert werden.
Ein neuartiges bidirektionales Terminaldesign ermöglicht in Kombination mit umfangreichen Studien zum Kurzschlussverhalten, Lawinendurchschlag und Hochtemperaturalterung eine vollständige Zuverlässigkeitscharakterisierung und unterstützt anspruchsvolle Szenarien wie DC-Fehlerisolierung und HGÜ-Systeme.
10-kV-SiC-MOSFET: Große Chipfläche, hoher Strom und serienreif
Auf der ISPSD 2025 stellten Zhanxin Electronics und die Zhejiang-Universität einen 10-kV-SiC-MOSFET vor, der zwei große Herausforderungen der Branche angeht: die Herstellung großflächiger Wafer und hohe Spannungsleitungsverluste.
Wichtige Leistungshighlights:
Chipgröße: 10 mm × 10 mm, eine der größten öffentlich gemeldeten;
Leitungsstrom: ~40 A;
breakdown voltage: >12 kV;
spezifisch zum-Widerstand (Ron.sp):<120 mΩ·cm², approaching theoretical SiC limits;
Hergestellt auf einer 6-Zoll-SiC-Plattform mit skalierbarer Massenproduktionsfähigkeit.
Das Gerät nutzt hochenergetische Ionenimplantation und ein schmales JFET-Design, um den inhärenten Kompromiss zwischen hoher Spannung und niedrigem Widerstand zu lösen, während optimierte Anschlussstrukturen die Ausbeute für großflächige Chips verbessern.
Ermöglicht Upgrades für Smart Grids, KI-Rechenzentren und erneuerbare Energien
Es wird erwartet, dass die Weiterentwicklung von SiC-Leistungsgeräten der kV{0}}-Klasse die Einführung von SST in mehreren Sektoren beschleunigen wird:
Intelligente Netze
SSTs, die Mittelspannungs-SiC-Geräte verwenden, ermöglichen eine effiziente Wechselstrom-Hochfrequenz-Gleichstromumwandlung und verbessern so die Netzflexibilität und die dezentrale Energieintegration.
KI-Rechenzentren
SiC-Geräte der kV--Klasse ermöglichen Architekturen mit direkter Mittelspannung-.
Die Leistungsdichte eines einzelnen-Racks kann 1 MW erreichen.
Der PUE kann unter 1,1 fallen.
Die jährlichen Energieeinsparungen für Hyperscale-Rechenzentren können mehrere zehn Millionen kWh erreichen.
Erneuerbare Energie
Dank hoher-Frequenzleistung:
PV-Wechselrichter und Windwandler können die Filtergröße um 50 % reduzieren.
Systemkosten sinken um ca. 20 %;
Die Zuverlässigkeit verbessert sich unter rauen Umgebungsbedingungen.
Ausblick: Höhere Spannung, geringere Kosten und breitere Bereitstellung
Es wird erwartet, dass sich SiC-Geräte der kV--Klasse weiterentwickeln in Richtung:
höhere Durchbruchspannungen (15 kV+), höhere Nennströme und geringere Verluste durch Trench-{2}Gate- und fortschrittliche Verpackungstechnologien;
geringere Kosten durch 8-Zoll-SiC-Wafer und Ertragsverbesserungen;
tiefere Integration mit SSTs, um innovative Topologien für Smart Grids, KI-Computing-Cluster und erneuerbare Energiebasen zu ermöglichen.
Diese Durchbrüche demonstrieren eine starke Dynamik im chinesischen Hochspannungs-SiC-Ökosystem und signalisieren ein entscheidendes Fenster für die schnelle SST-Industrialisierung.
Anfrage senden