核心提示 新型碳化硅器件具有高电压、大电流、快速开关的特点，很适合在新型电力系统应用。国网智研院依托国家重点研发计划“战略性先进电子材料”重点专项潜心攻关，突破了碳化硅器件制造和碳化硅高端电力电子装备关键技术，相关成果有效助力雄安零碳交通能源互联网建设。

高比例电力电子装备是新型电力系统的主要特征之一。传统电力电子设备采用的硅器件历经60年开发，已达到理论性能极限，而新型碳化硅器件具有承载电压高、功率损耗低、本体耐高温等优势，是电力电子装备升级换代的关键核心技术。“十四五”规划和2035年远景目标纲要提出，强化国家战略科技力量，瞄准人工智能、量子信息、集成电路等前沿领域，实施一批具有前瞻性、战略性的国家重大科技项目；在集成电路领域，加强碳化硅、氧化镓等宽禁带半导体材料发展。

碳化硅产业正处于高速发展时期。2012年起，国网智能电网研究院有限公司依托国家重点研发计划“战略性先进电子材料”重点专项，成立碳化硅功率器件攻关团队，潜心攻关碳化硅器件制造和碳化硅高端电力电子装备关键技术，突破了国产6.5千伏碳化硅金属-氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）芯片及模块封装核心技术，成功研制35千伏/5兆瓦全碳化硅电力电子变压器，并在国网河北省电力有限公司示范应用，服务雄安零碳交通能源互联网建设。

打破国际垄断，成功研制国产高压大容量碳化硅器件

“新型电力系统的发展离不开电力电子技术，功率器件是电力电子装置的核心。要实现原始创新，不受制于国外技术影响，就要突破碳化硅器件和应用的关键核心技术。”国网智研院电力电子所所长赵国亮介绍。

碳化硅具有更宽的禁带宽度、更高的导热率、更大的电子饱和漂移速度。禁带越宽，价带电子要进入导带成为自由电子所需的额外能量就越大，耐压水平就越高；更高的导热率可以实现更好的散热性能，通流能力更大；碳化硅的电子饱和漂移速度是硅的2倍，可以使开关速度更快。

具有高电压、大电流、快速开关特点的碳化硅器件十分适合用于新一代电力电子装备。国家重点研发计划“战略性先进电子材料”重点专项负责人杨霏说：“碳化硅器件理论上具有高结温、高电压、低损耗的特点，非常适合在电网应用。它的广泛应用将推动电网的电力电子化进程。”

目前，在全球碳化硅产业格局中，我国企业虽然在碳化硅衬底、外延和器件方面均有布局，但仍处于追赶阶段。为打破国际垄断，实现我国电力电子器件和装备的原始创新，在国家重点研发计划“战略性先进电子材料”重点专项支持下，国网智研院于2012年成立碳化硅功率器件攻关团队，自主攻关碳化硅芯片和封装两大核心关键技术。历经10年研究，相关技术达到国际同等水平并通过第三方检测。