火灾的发生，让我们重新思考高效的电气化（1）

穴居人发现了火，而人类通过发明来进化这一发现，为我们照亮道路、烹饪食物并让我们保持温暖。但现在，我们都同意我们需要改变我们对能源的看法：它是如何产生、使用的，如何提高效率。近几十年来，许多进步包括来自可再生能源的清洁能源、以前依赖燃烧燃料的事物的电气化以及对能源效率的关注。随着我们向万物电气化迈进，人类与火的这种亲密关系将会消失，因为未来人类将看不到明火。这是一个相当大的偏离!当前这一代工程师将不再需要火。

让我们从脱碳开始，从人类燃烧的悠久历史开始，以及我们未来的发展方向。您认为什么是大事，哪些是促成脱碳的大趋势?

化石燃料甚至可再生可燃燃料的使用自古以来就一直伴随着我们的物种。随着我们进入这个万物皆电的时代，工程师们当然需要关注的大趋势是我认为非常非常明显的其他大趋势。它们是风力涡轮机。你到处都能看到它们，太阳能农场，电动汽车。这个周末我参加了一个贸易展，人们在展示电动飞机。

因此，我认为人类所做的几乎所有事情都不再需要火了。这就是为什么我们在脱碳方面讨论这个问题，但它的本质是人类，我们的物种与火的亲密关系在大约三百万年后即将结束。我称之为大趋势。

除了我们将火浪漫化的方式之外，当我们想到燃烧过程是多么低效时，这绝对是不费吹灰之力。当我们试图获得光时通过热损失的能量或当我们试图获得热时通过光损失的能量。它变得非常明显;事实上，如此明显，以至于连政界人士都在关注。我想谈谈一些立法努力，即将到来的监管变化，特别是在美国和英国，它们推动了高效电气化的紧迫性。

我无法想象如果不逐步淘汰白炽灯泡，我们会看到 LED 灯泡的成本像过去几年那样大幅下降，我认为政府在那里的努力确实实现了这一目标对消费者来说更快捷、更实惠。如果没有这个，我无法想象我们会如何到达这里。

用电助你旅行的概念很好理解。在日本和中国都有子弹头列车，可以非常高效地运送很多人。我们现在谈论的电动汽车是那种带有动力的电动汽车。火车，你从第三条轨道或架空受电弓或类似的东西获得动力。但我认为携带电池的电动汽车是创新，这是由电池行业推动的，它再次受到半导体行业的推动，包括宽带隙材料、碳化硅、氮化镓，然后是 IGBT 等较旧的技术。我很想多谈谈宽带隙领域的重大创新。让我们深入了解一下吧!让我们谈谈我们是如何走到这一步的，从硅开始，然后再转向我们目前正在使用的替代技术。

所以我想应该是在 10 或 15 年前，当第一个碳化硅二极管上市时。因此，我认为碳化硅作为一种材料组合已经相当成熟。它比硅更好，并且对于相同的特定 IDS 具有更低的电容。这意味着您可以切换它而不会因为这样做而受到惩罚。这就是您从碳化硅中获得的根本好处。

然后就在最近，在过去的五年或更长的时间里，氮化镓开始发挥作用。那是一种完全不同的技术。它是一种与碳化硅不同的开关结构。而且更好。几乎在所有方面都更好。我认为它的方式是能量预算。你环顾四周，然后说，嗯，硅，有很多。它是海滩上的沙子、碳、碳化物。这是一种容易获得的化学品。当你开采铝时，即使是镓也或多或少是免费的。氮化物，氮，无处不在。这些材料都不是特别的。那么，他们为什么要付出任何代价呢?

嗯，它不惜一切代价，因为你必须投入精力来提炼和加工它们。事实证明，氮化镓在加工过程中的能量预算比碳化硅低得多。因此，最终，对于您想做的任何事情，氮化镓都是一种更具成本效益的技术。问题是，它可以做到吗?事实证明，碳化硅在高压下工作得非常好。氮化镓从低电压开始，然后逐渐升高。