工業(yè)應用程序，如服務器電源、不間斷電源(UPS)和電機驅動器，消耗了世界上的很大一部分電力。因此，工業(yè)電力供應效率的任何提高都將大大降低公司的運營成本。結合更大的功率密度和更好的熱性能，對高效電源的需求呈指數(shù)級增長。

有幾個因素推動了這種增長。第一個是全球對能源意識的提高，以及更明智和更有效地使用能源。第二個是物聯(lián)網(wǎng)(IoT)，它導致各種新技術和服務引入工業(yè)應用。

隨著工業(yè)4.0等智能工業(yè)舉措的實施，機器、工廠和工作場所通過設備的連接變得更加智能和意識更強，以實現(xiàn)更大的自主性、效率、可靠性和安全性。

然而，工業(yè)自動化，如機器人和機動生產(chǎn)線，隨著這些系統(tǒng)的電力使用和成本不斷上升。為了保持競爭力，制造商需要能夠開發(fā)新的操作實踐來降低工廠成本。他們還需要充分利用每平方米的建筑空間，因為設備占用面積直接影響運營成本。

能源消耗的影響也延伸到數(shù)據(jù)中心，其中包含了支持工業(yè)應用程序的服務器。通過自動化、人工智能和機器學習來增加數(shù)據(jù)流量，反過來又增加了保持設備運行所需的處理資源。熱性能也很重要，因為數(shù)據(jù)中心消耗的高達20%的電力用于保持數(shù)據(jù)中心的涼爽。

對提高效率、降低成本的需求

由于工業(yè)設備經(jīng)常全天候運行，效率上的任何提高都會迅速轉化為在顯著降低能源消耗方面的實際節(jié)約。解決能源問題最直接的方法是提高為這些工業(yè)系統(tǒng)提供動力的系統(tǒng)的能源效率。正如克里·|·沃爾夫斯比的創(chuàng)始人之一約翰·帕爾默所說，“最便宜的電力就是你不使用的電力?！?/p>

因此，來自工業(yè)、政府和制造商面臨巨大壓力，要求開發(fā)更有效的電力供應。例如，能源之星和80Plus等標準促進了電力供應單元(PSU)的高效能源使用。通過滿足這些標準，PSUoem可以很容易地向一個苛刻的市場演示其系統(tǒng)的效率。

功率密度、熱性能和轉換效率是電源設計者面臨的最大挑戰(zhàn)之一。此外，設計師需要在最小化整體系統(tǒng)成本的同時滿足這些挑戰(zhàn)。

傳統(tǒng)的電源設計方法將繼續(xù)在這些領域提供一些改進，但隨著開發(fā)商多年來一直專注于從這些系統(tǒng)中榨取更多收益，收益將會有限。為了實現(xiàn)顯著的改進，需要采用新的方法。

碳化硅提供

碳化硅(碳化硅)是一種寬帶隙半導體基材。它可以用作一個裸模具

襯底，在離散組件，如肖特基二極管和mosfet，以及功率模塊。

歷史上，硅(Si)一直被用作大多數(shù)電子產(chǎn)品的半導體基礎

申請然而，與碳化硅相比，Si是供電系統(tǒng)的一個低效的基礎。與Si相比，碳化硅有許多優(yōu)勢。

其中包括：

1.與硅基組件相比，硅基組件具有更低的泄漏電流。這是因為電子-空穴對在碳化硅中比在Si中產(chǎn)生的速度慢，當開關關閉時導致更低的泄漏電流損失。

2.SiC具有3電子伏(eV)的寬帶隙，能夠承受超過Si8倍的電壓梯度而不經(jīng)歷雪崩擊穿。碳化硅增加的臨界擊穿強度使組件能夠在與Si相同的封裝中承受更高的電壓。正因為如此，基于sic的組件，如MOSFETs，可以在比Si高出大約10倍的阻塞電壓下創(chuàng)建。因此，非常高的電壓、高功率器件可以可靠地制造，設計師可以在更小的范圍內提供更高的表演這些設備可以非常緊密地放置在一起，允許更大的包裝組件密度。

3.較高的導熱率導致更有效的傳熱。此外，較低的狀態(tài)電阻會降低導電損耗。

基于sic的組件能夠實現(xiàn)更高的開關頻率。

碳化硅更高的開關頻率使的峰值效率達到>98.5%，使系統(tǒng)能夠滿足80+鈦標準。

受益于碳化硅的工業(yè)應用程序

通過這些特性，基于sic的組件使電力供應商設計師能夠達到新的效率水平。碳化硅的影響可以在許多工業(yè)應用中看到：

功率因數(shù)校正(PFC)：PFC是一種可以通過增加電源的功率因數(shù)來大幅減少功率浪費的技術。沒有PFC，電源以短的，高幅度的脈沖吸引電流。使用PFC，這些脈沖可以被平滑處理，以減少輸入的均方根(RMS)

電流和表觀輸入功率。這有效地塑造了輸入電流，以最大限度地實現(xiàn)從電源中實現(xiàn)的功率。

碳化硅啟用的更高的頻率允許使用更小、更便宜的周圍組件.

碳化硅提供的更高的頻率允許使用更小、更便宜的周圍組件。可以看出，使用碳化硅MOSFETs的混合方法需要更少的組件，更具成本效益，并實現(xiàn)了更高的功率密度。

可以看出，使用碳化硅MOSFETs的混合方法需要更少的組件，更具成本效益，并實現(xiàn)了更高的功率密度。這就導致了系統(tǒng)尺寸、重量和成本的減少。此外，除了降低整體能源消耗，更高的效率提高了熱性能，導致電源的尺寸和重量的額外減少.