Istnieje 8 powodów, dla których diody z węglika krzemu są lepsze niż diody krzemowe

1 - Przy tym samym napięciu znamionowym diody SiC zajmują mniej miejsca niż diody Si

Natężenie pola przebicia dielektryka SiC jest około 10 razy wyższe niż w przypadku urządzeń opartych na krzemie, a przy danym napięciu odcięcia warstwa dryfu SiC jest cieńsza, a stężenie domieszkowania jest wyższe niż w przypadku urządzeń opartych na krzemie, więc rezystywność SiC jest niższa, a przewodnictwo lepsze.Oznacza to, że przy tym samym napięciu znamionowym chip SiC jest mniejszy niż jego krzemowy odpowiednik.Dodatkową korzyścią wynikającą z zastosowania mniejszego chipa jest to, że wewnętrzna pojemność i związany z tym ładunek urządzenia są niższe dla danego prądu i napięcia znamionowego.W połączeniu z wyższą szybkością nasycenia elektronami SiC umożliwia to szybsze przełączanie i mniejsze straty niż w przypadku urządzeń opartych na Si.

Diody 2-iC mają lepszą wydajność rozpraszania ciepła

Przewodność cieplna SiC jest prawie 3,5 razy większa niż w przypadku urządzeń opartych na Si, więc rozprasza więcej mocy (ciepła) na jednostkę powierzchni.Podczas gdy opakowanie może być czynnikiem ograniczającym podczas ciągłej pracy, SiC oferuje dużą przewagę i pomaga projektować aplikacje, które są podatne na przejściowe zdarzenia termiczne.Ponadto odporność na wysoką temperaturę oznacza, że ​​diody SiC mają większą trwałość i niezawodność bez ryzyka ucieczki termicznej.

3--Jednobiegunowe diody SiC nie mają zmagazynowanego ładunku, który spowalnia i zmniejsza wydajność

Diody SiC to unipolarne elementy półprzewodnikowe Schotta, w których tylko większość nośników ładunku (elektronów) może przewodzić prąd.Oznacza to, że gdy dioda jest spolaryzowana w kierunku przewodzenia, warstwa zubożona złącza nie przechowuje prawie żadnego ładunku.Natomiast diody krzemowe ze złączem PN są diodami bipolarnymi i przechowują ładunki, które muszą zostać usunięte podczas polaryzacji wstecznej.Powoduje to skok prądu wstecznego, więc dioda (i wszelkie związane z nią tranzystory przełączające i bufory) mają większe straty mocy, podczas gdy straty mocy rosną wraz z częstotliwością przełączania.Diody SiC wytwarzają skoki prądu wstecznego przy polaryzacji wstecznej ze względu na ich naturalne wyładowanie pojemnościowe, ale ich szczyty są nadal o rząd wielkości niższe niż diody złączowe PN, co oznacza mniejsze zużycie energii zarówno przez diodę, jak i odpowiedni tranzystor przełączający.

4--Spadek napięcia do przodu i wsteczny prąd upływu diod SiC są zgodne z Si

Maksymalny spadek napięcia przewodzenia diod SiC jest porównywalny z ultraszybkimi diodami Si i wciąż się poprawia (istnieje niewielka różnica przy wyższych wartościach znamionowych napięcia odcięcia).Pomimo tego, że jest to dioda typu Schottky'ego, wsteczny prąd upływu i wynikający z tego pobór mocy wysokonapięciowych diod SiC są stosunkowo niskie przy polaryzacji wstecznej, podobnie jak ultradrobne diody Si przy tych samych poziomach napięcia i prądu.Ponieważ dioda SiC nie ma efektu odzyskiwania ładunku wstecznego, każda niewielka różnica mocy między diodą SiC a ultradrobną diodą Si spowodowana spadkiem napięcia do przodu i zmianami prądu upływu wstecznego jest więcej niż kompensowana przez zmniejszenie strat dynamicznych SiC.

Prąd odzyskiwania diody 5-SiC jest stosunkowo stabilny w zakresie temperatur roboczych, co może zmniejszyć zużycie energii

Prąd powrotu i czas powrotu diod krzemowych różnią się znacznie w zależności od temperatury, co zwiększa trudność optymalizacji obwodu, ale ta zmiana nie występuje w diodach SiC.W niektórych obwodach, takich jak stopień korekcji współczynnika mocy „twardego przełącznika”, dioda krzemowa działająca jako prostownik podwyższający może kontrolować straty od polaryzacji przewodzenia przy wysokim prądzie do polaryzacji wstecznej typowego jednofazowego wejścia prądu przemiennego (zwykle około napięcie magistrali 400 V D).Charakterystyka diod SiC może znacznie poprawić wydajność takich aplikacji i uprościć rozważania projektowe dla projektantów sprzętu.

6-diody SiC można łączyć równolegle bez ryzyka przegrzania

Diody SiC mają również tę przewagę nad diodami Si, że można je łączyć równolegle, ponieważ ich spadek napięcia w kierunku przewodzenia ma dodatni współczynnik temperaturowy (w odpowiednim dla aplikacji obszarze krzywej IV), co pomaga korygować wszystkie nierówne przepływy prądu.Natomiast, gdy urządzenia są połączone równolegle, ujemny współczynnik temperaturowy diody SiP-N może prowadzić do niekontrolowanego wzrostu temperatury, co wymaga zastosowania znacznego obniżenia wartości znamionowych lub dodatkowych obwodów aktywnych, aby wymusić na urządzeniu wyrównanie prądu.

7--Kompatybilność elektromagnetyczna (EMI) diod SiC jest lepsza niż w przypadku Si

Kolejną zaletą funkcji miękkiego przełączania diody SiC jest to, że może ona znacznie zredukować zakłócenia elektromagnetyczne.Kiedy diody Si są używane jako prostowniki przełączające, potencjalnie szybkie skoki prądów zwrotnych (i ich szerokie spektrum) mogą prowadzić do przewodzenia i emisji promieniowania.Te emisje powodują zakłócenia systemowe (poprzez różne ścieżki sprzężenia), które mogą przekraczać limity EMI systemu.Przy tych częstotliwościach filtrowanie może być skomplikowane z powodu tego fałszywego sprzężenia.Ponadto filtry EMI zaprojektowane do tłumienia podstawowych częstotliwości przełączania i niskich częstotliwości harmonicznych (zwykle poniżej 1 MHz) mają zazwyczaj stosunkowo wysoką pojemność własną, co zmniejsza ich efekt filtrowania przy wyższych częstotliwościach.Bufory mogą być stosowane w diodach Si szybkiego odzyskiwania, aby ograniczyć szybkości zbocza i tłumić oscylacje, zmniejszając w ten sposób obciążenie innych urządzeń i redukując zakłócenia elektromagnetyczne.Jednak bufor rozprasza dużo energii, co zmniejsza wydajność systemu.

8--Utrata mocy odzyskiwania do przodu diody SiC jest niższa niż w przypadku Si

W diodach Si często pomija się źródło utraty mocy podczas odzyskiwania do przodu.Podczas przejścia ze stanu włączenia ze stanu wyłączenia, spadek napięcia na diodzie chwilowo wzrasta, powodując przeregulowanie, dzwonienie i dodatkowe straty związane z niższą początkową przewodnością złącza PN.Jednak diody SiC nie mają tego efektu, więc nie ma potrzeby martwić się o straty odzyskiwania w przód.