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LED新材料:美国看好宽带隙电力电子产业

    为推动先进制造业发展,美国奥巴马政府先后成立了四家制造业创新中心。由北卡罗来纳州立大学领导的“下一代电力电子制造业创新中心”瞄准宽带隙(简称WBG)电力电子产业。宽带隙因为能够在更高温度、更高电压以及更极端环境下运行,可极大提升电力电子产品使用效率和可靠性的潜力,应用前景广泛。目前相关技术和新材料应用最成熟和最主要的用途是()灯泡。

    该制造业创新中心使命是加快推进以氮化镓和碳化硅为基础的电力(也就是宽带隙半导体)的商业化,将其制造成本降下来,以取代目前广泛使用的硅基半导体。而目前宽带隙半导体的相关技术和新材料,应用最成熟和其主要的用途是发光二极管(LED)灯泡。该产品是1987年,由北卡州立大学材料与工程学的博士生创立的科锐(CREE)公司,目前已经发展为制造LED灯泡的龙头企业。

    负责管理这家制造业创新中心的北卡州立大学副校长特妮洛马克斯介绍说,新一代半导体不仅在消费电子产品中具有光明的应用前景,同时也可在更大型的系统中广泛应用,例如工业马达系统,以及输电和变电系统。比如,太阳能、风能发电,在并网前要从直流电转换为交流电,目前这种转换会损失很多电力。新的材料和技术可以大大减少电力损耗。又如,目前的电动,需要两个冷却系统来为冷却。如果用新材料,只需要一个冷却系统,这就不需要花那么多能源用于冷却,同时,汽车也会变轻。

    对于宽带隙电力电子产业的发展前景,据美国能源部估计,到2030年,美国电力的80%将被用于电力电子产品,可见其应用潜力之大。而宽带隙半导体因为其能够在更高的温度、更高电压以及更极端的环境下运行,具有极大提升电力电子产品能源使用效率和可靠性的潜力,在工业马达中的变频驱动器、消费产品和数据中心,以及可再生能源发电中从直流电到交流电的变电系统等方面,有非常广泛的应用前景。

责任编辑:赵博