Есть 8 причин, почему диоды из карбида кремния лучше, чем диоды из кремния

1. При том же номинальном напряжении диоды SiC занимают меньше места, чем диоды Si.

Напряженность поля диэлектрического пробоя SiC примерно в 10 раз выше, чем у устройств на основе кремния, а при заданном напряжении отсечки дрейфовый слой SiC тоньше, а концентрация легирования выше, чем у устройств на основе кремния. поэтому удельное сопротивление SiC ниже, а проводимость лучше.Это означает, что при том же номинальном напряжении чип SiC меньше, чем его кремниевый аналог.Дополнительным преимуществом использования чипа меньшего размера является то, что собственная емкость и связанный с ней заряд устройства ниже при заданном токе и номинальном напряжении.В сочетании с более высокой скоростью электронного насыщения SiC это обеспечивает более высокую скорость переключения и меньшие потери, чем устройства на основе Si.

2-диоды iC имеют лучшую производительность рассеивания тепла

Теплопроводность SiC почти в 3,5 раза выше, чем у устройств на основе Si, поэтому он рассеивает больше мощности (тепла) на единицу площади.В то время как упаковка может быть ограничивающим фактором при непрерывной работе, карбид кремния обеспечивает значительное преимущество и помогает разрабатывать приложения, уязвимые для переходных тепловых явлений.Кроме того, высокая термостойкость означает, что диоды SiC обладают более высокой долговечностью и надежностью без риска теплового выхода из строя.

3. Однополярные диоды SiC не имеют накопленного заряда, который замедляет работу и снижает эффективность.

SiC-диоды представляют собой униполярные полупроводниковые устройства Шотта, в которых только большинство носителей заряда (электронов) могут переносить ток.Это означает, что когда диод смещен в прямом направлении, обедненный слой перехода почти не накапливает заряд.Напротив, кремниевые диоды с PN-переходом являются биполярными диодами и накапливают заряды, которые необходимо снимать при обратном смещении.Это приводит к всплеску обратного тока, поэтому диод (и любые связанные переключающие транзисторы и буферы) имеют более высокие потери мощности, а потери мощности увеличиваются с увеличением частоты переключения.SiC-диоды создают всплески обратного тока при обратном смещении из-за присущего им емкостного разряда, но их пики все же на порядок ниже, чем у диодов с PN-переходом, что означает более низкое энергопотребление как для диода, так и для соответствующего переключающего транзистора.

4. Прямое падение напряжения и обратный ток утечки SiC-диодов соответствуют аналогичным параметрам Si.

Максимальное прямое падение напряжения SiC-диодов сравнимо с падением напряжения сверхбыстрых кремниевых диодов и все еще улучшается (небольшая разница наблюдается при более высоких номинальных напряжениях отсечки).Несмотря на то, что это диод типа Шоттки, обратный ток утечки и, как следствие, потребляемая мощность высоковольтных SiC-диодов относительно низки при обратном смещении, как и у сверхтонких кремниевых диодов при тех же уровнях напряжения и тока.Поскольку SiC-диод не обладает эффектом обратного восстановления заряда, любая небольшая разница в мощности между SiC-диодом и сверхтонким Si-диодом из-за прямого падения напряжения и обратного тока утечки более чем компенсируется уменьшением динамических потерь SiC.

5 - Ток восстановления диода SiC относительно стабилен в диапазоне рабочих температур, что может снизить энергопотребление.

Ток восстановления и время восстановления кремниевых диодов сильно зависят от температуры, что усложняет оптимизацию схемы, но этого изменения нет в диодах SiC.В некоторых схемах, таких как ступень коррекции коэффициента мощности с «жестким переключением», кремниевый диод, действующий как повышающий выпрямитель, может управлять потерями от прямого смещения при высоком токе до обратного смещения типичного однофазного входа переменного тока (обычно около напряжение шины D 400 В).Характеристики SiC-диодов могут значительно повысить эффективность таких приложений и упростить проектирование для разработчиков оборудования.

6 - диоды SiC могут быть подключены параллельно без риска теплового разгона

Преимущество SiC-диодов перед Si-диодами заключается также в том, что их можно включать параллельно, поскольку их прямое падение напряжения имеет положительный температурный коэффициент (в области ВАХ, относящейся к области применения), что помогает скорректировать все неравномерные протекания тока.Напротив, когда устройства подключены параллельно, отрицательный температурный коэффициент диода SiP-N может привести к тепловому разгону, требующему использования значительного снижения номинальных характеристик или дополнительных активных цепей, чтобы заставить устройство достичь выравнивания тока.

7. Электромагнитная совместимость (EMI) SiC-диодов лучше, чем у Si.

Еще одним преимуществом функции мягкого переключения SiC-диодов является то, что она может значительно уменьшить электромагнитные помехи.Когда кремниевые диоды используются в качестве переключающих выпрямителей, потенциально быстрые всплески обратных токов восстановления (и их широкий спектр) могут привести к проводимости и эмиссии излучения.Эти излучения создают системные помехи (через различные пути связи), которые могут превысить пределы электромагнитных помех системы.На этих частотах фильтрация может быть затруднена из-за паразитной связи.Кроме того, фильтры электромагнитных помех, предназначенные для подавления основных частот переключения и низких частот гармоник (обычно ниже 1 МГц), обычно имеют относительно высокую собственную емкость, что снижает эффект их фильтрации на более высоких частотах.В кремниевых диодах с быстрым восстановлением можно использовать буферы для ограничения частоты фронтов и подавления колебаний, тем самым снижая нагрузку на другие устройства и уменьшая электромагнитные помехи.Однако буфер рассеивает много энергии, что снижает эффективность системы.

8. Потери мощности при прямом восстановлении SiC-диода ниже, чем у Si

В кремниевых диодах источник потерь мощности при прямом восстановлении часто упускается из виду.При переходе включенного состояния из выключенного на диоде временно увеличивается падение напряжения, что приводит к перерегулированию, звону и дополнительным потерям, связанным с более низкой исходной проводимостью PN-перехода.Однако у SiC-диодов такого эффекта нет, поэтому не стоит беспокоиться о потерях при прямом восстановлении.