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郑州华晶金刚石股份有限公司

世界首例金刚石半导体真空电力开关

关键词 金刚石 , 真空电力开关|2013-08-13 07:50:45|来源 中国超硬材料网
摘要 由日本科技厅(JST)主持领导的一项研究,近日宣布来自国家先进工业科技研究所(AIST)和国立材料研究(NIMS)的科学家们已经成功研制出了耐高压真空电源开关并顺利进行了试验;该技...
       由日本科技厅(JST)主持领导的一项研究,近日宣布来自国家先进工业科技研究所(AIST)和国立材料研究(NIMS)的科学家们已经成功研制出了耐高压真空电力开关并顺利进行了试验;该技术利用了金刚石半导体材料,目前尚属世界首例。


 
       作为AIST机构以问题解决为导向的基础性科研,该真空电力开关项目由来自AIST的高级研究科学家Daisuke Takeuchi和来自NIMS的首席研究员Satoshi Koizumi联合研发。

       为实现将可再生能源并入日本国家电网系统并实现电网智能化,科学家们一直致力于电压/电流/频率可控制的紧凑型电力转换装置的研发。然而迄今为止,对于硅和类似材料制造出的电力开关来说,能承受高压的超大型电力转换装置在实际应用中一直是一个技术瓶颈。研究者发现,真空中的耐受电压要比固态半导体中耐受电压更加优越;鉴于此,科学家们开始研究能够提供超高耐受电压、高效率紧凑型的真空电力开关。

       为了在电力开关中利用真空,研究者首先要解决如何利用电子发射设备使电流通过真空。试验中科学家就发现,当金刚石表面涂覆了氢原子之后就可以自由的发射电子。因此,金刚石半导体在真空电力开关中就充当了电子发射源。在开关操作实验中,工作人员发现当电压达到10KV时,装置能够正常的起到电力开关的作用。鉴于这个实验结果,研究者推测如果一个真空电力开关能承受100KV的电压,那么在理论上,相比于原来尺寸十分之一的高压转换装置就可以制造出来。

       采用该技术,日本可以充分利用海上风能发电在日本的诸多列岛实现高效电能转换,从而实现日本的新能源战略。(编译自” High-Voltage Vacuum Power Switch for Smart Power Grids: World's First Successful Power Switch Using Diamond Semiconductor”;翻译:王现)
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