Większa sprawność i niezawodność diod SBD dzięki węglikowi krzemu SiC

Diody barierowe Schottkyego (SBD) z węglika krzemu (SiC) zwiększają sprawność i tworzą niezawodne zastosowania wysokiego napięcia. Bogata historia i doświadczenie firmy Microchip pozwalaj dostarczać wysoce niezawodne SBD, które są zaprojektowane z myślą o wysokiej powtarzalności możliwości przełączania indukcyjnego bez zacisku (UIS) przy prądzie znamionowym, który nie wykazuje degradacji. Diody mSiC firmy Microchip Technology zostały zaprojektowane z myślą o zrównoważonym prądzie udarowym, napięciu przewodzenia, rezystancji termicznej i pojemności cieplnej przy niskim prądzie wstecznym, co zapewnia mniejsze straty przełączania i tworzenie bardziej sprawnych systemów zasilania.

Ze względu na różnice we właściwościach materiałowych pomiędzy SiC i krzemem, krzemowe diody Schottky'ego są ograniczone do niższego zakresu napięcia z wyższą rezystancją w stanie włączenia (RDS(on)) i prądem upływowym. Jednakże diody Schottky'ego SiC mogą uzyskać znacznie wyższe napięcie przebicia przy jednoczesnym zachowaniu niskiej rezystancji włączenia i niskich strat przełączania, co poprawia wytrzymałość w porównaniu z tradycyjnymi krzemowymi diodami Schottky'ego. Portfolio produktów mSiC™ firmy Microchip obejmuje diody SiC Schottky’ego na napięcie 700, 1200, 1700 i 3300V (3,3 kV).

Podsumowując, SiC ma następujące zalety w porównaniu z krzemem:

• Lepsza zdolność do prądu wstecznego
• Wysoka stabilność temperaturowa
• Wysoka odporność na promieniowanie

Wysoka temperatura i wysoka stabilność prądu

Wysoka temperatura i wysoka stabilność prądu są kluczowe, ponieważ diody SiC są często stosowane w różnych zastosowaniach wymagających wysokich prądów i temperatur do 150°C. Stabilność diod SiC jest istotna ze względu na ich zastosowanie w zastosowaniach o bardziej wymagających warunkach. Stabilność w wysokich temperaturach i prądach wynika z większego pasma wzbronionego, co sprawia, że ​​SiC jest bardziej odporny na uszkodzenia spowodowane ciepłem i wysokim prądem. Diody SiC charakteryzują się niższym stężeniem zanieczyszczeń niż diody krzemowe, co sprawia, że ​​diody SiC są mniej podatne na rekombinację, czyli proces, w wyniku którego elektron i dziura łączą się, tworząc atom. Rekombinacja może spowodować utratę zdolności diody do przewodzenia prądu, co prowadzi do awarii. Te cechy sprawiają, że diody SiC doskonale nadają się do zastosowań wymagających wysokich temperatur i prądów, takich jak przetwornice mocy i falowniki, co prowadzi do poprawy niezawodności i wydajności sprzętu końcowego.

Napięcie przebicia

Napięcie przebicia diody to napięcie, przy którym dioda ulega przebiciu i zaczyna przewodzić prąd. Przebicie napięcia określa maksymalne napięcie, jakie dioda może wytrzymać, zanim ulegnie awarii. SBD SiC wykazują wyższe napięcia przebicia niż diody krzemowe ze względu na większe pasmo wzbronione materiału SiC. Dzięki temu wyższemu napięciu przebicia diody SiC mogą wytrzymać wyższe napięcia bez uszkodzeń. Wyższe napięcie przebicia diod SiC jest ważne w kilku zastosowaniach, w tym w przetwornicach mocy, falownikach i napędach silników. W tych zastosowaniach diody są często narażone na działanie wysokich napięć. Wyższe napięcie przebicia diod SiC pozwala im wytrzymać te wysokie napięcia bez uszkodzeń, co może prowadzić do poprawy niezawodności i wydajności.

Odzyskiwanie zwrotne

Odzyskiwanie zwrotne to zjawisko występujące, gdy dioda jest przełączana z prądu przewodzącego na prąd nieprzewodzący. Podczas odzyskiwania wstecznego niewielka ilość prądu przepływa w kierunku odwrotnym. Prąd ten może spowodować spadek napięcia na diodzie, co może spowodować uszkodzenie diody, jeśli nie będzie odpowiednio zarządzane. Diody SiC mają znacznie krótszy czas regeneracji wstecznej, co pozwala im szybciej przełączać się z prądu przewodzącego na prąd nieprzewodzący, co może zmniejszyć ryzyko uszkodzenia. Odzyskiwanie zwrotne jest ważnym czynnikiem w przypadku każdej aplikacji wykorzystującej diody.

Prąd wsteczny

Prąd wsteczny diody to prąd płynący w odwrotnym kierunku, gdy dioda jest spolaryzowana w odwrotnym kierunku. Prąd ten jest głównym czynnikiem ograniczającym wydajność diod SiC w zastosowaniach wysokonapięciowych. Prąd wsteczny diod SiC jest zwykle znacznie wyższy niż w przypadku diod krzemowych, ponieważ materiał SiC ma większe pasmo wzbronione, co powoduje, że potrzeba więcej energii, aby uwolnić elektron od atomu. Większe pasmo wzbronione oznacza również, że dostępnych jest mniej wolnych elektronów, które mogą przenosić prąd w odwrotnym kierunku.

Wysoki prąd wsteczny może powodować szereg problemów w zastosowaniach wysokiego napięcia, powodując przegrzanie i awarię diody. Może to również powodować emisję szumów i zakłóceń przez diodę. Istnieje kilka sposobów zmniejszenia prądu wstecznego diod SiC. Jednym ze sposobów jest zastosowanie diody o wyższym napięciu przebicia. Innym sposobem jest zastosowanie diody o niższym poziomie domieszkowania. Jednakże techniki te mogą zmniejszyć wydajność diody w inny sposób.

Źródło tekstu: Microchip Technology Inc., Tłumaczenie: Gamma Sp. z o.o.

Gamma Sp. z o.o. jest autoryzowanym dystrybutorem rozwiązań firmy Microchip Technology w Polsce. Zapraszamy do kontaktu z naszym działem handlowym.