Er zijn 8 redenen waarom siliciumcarbidediodes beter zijn dan siliciumdiodes

1--Bij dezelfde nominale spanning nemen SiC-diodes minder ruimte in beslag dan Si

De diëlektrische doorslagveldsterkte van SiC is ongeveer 10 keer hoger dan die van op silicium gebaseerde apparaten, en bij een gegeven afsnijspanning is de driftlaag van SiC dunner en is de doteringsconcentratie hoger dan die van op silicium gebaseerde apparaten. dus de soortelijke weerstand van SiC is lager en de geleidbaarheid is beter.Dit betekent dat de SiC-chip bij dezelfde nominale spanning kleiner is dan zijn siliciumequivalent.Een bijkomend voordeel van het gebruik van een kleinere chip is dat de inherente capaciteit en bijbehorende lading van het apparaat lager zijn voor een gegeven stroom en nominale spanning.Gecombineerd met de hogere elektronenverzadigingssnelheid van SiC, maakt dit hogere schakelsnelheden en lagere verliezen mogelijk dan op Si gebaseerde apparaten.

2--iC-diodes hebben betere warmteafvoerprestaties

De thermische geleidbaarheid van SiC is bijna 3,5 keer die van op Si gebaseerde apparaten, dus het verspreidt meer vermogen (warmte) per oppervlakte-eenheid.Hoewel verpakking een beperkende factor kan zijn tijdens continu gebruik, biedt SiC een groot margevoordeel en helpt het bij het ontwerpen van toepassingen die kwetsbaar zijn voor voorbijgaande thermische gebeurtenissen.Bovendien betekent de hoge temperatuurbestendigheid dat SiC-diodes een hogere duurzaamheid en betrouwbaarheid hebben zonder het risico van oververhitting.

3--Unipolaire SiC-diodes hebben geen opgeslagen lading die vertraagt ​​en de efficiëntie vermindert

SiC-diodes zijn unipolaire Schott-halfgeleiderapparaten waarin slechts een meerderheid van de ladingsdragers (elektronen) stroom kan voeren.Dit betekent dat wanneer de diode voorwaarts gericht is, de junctie-uitputtingslaag bijna geen lading opslaat.Siliciumdioden met PN-junctie daarentegen zijn bipolaire diodes en slaan ladingen op die moeten worden verwijderd tijdens omgekeerde voorspanning.Dit resulteert in een sperstroompiek, waardoor de diode (en eventueel bijbehorende schakeltransistors en buffers) een hoger vermogensverlies heeft, terwijl het vermogensverlies toeneemt met de schakelfrequentie.SiC-diodes produceren stroompieken in tegengestelde richting vanwege hun inherente capacitieve ontlading, maar hun pieken zijn nog steeds een orde van grootte lager dan PN-junctiediodes, wat een lager stroomverbruik betekent voor zowel de diode als de bijbehorende schakeltransistor.

4--De voorwaartse spanningsval en omgekeerde lekstroom van SiC-diodes komen overeen met die van Si

De maximale voorwaartse spanningsval van SiC-diodes is vergelijkbaar met die van ultrasnelle Si-diodes en verbetert nog steeds (er is een klein verschil bij hogere afsnijspanningswaarden).Ondanks dat het een diode van het Schottky-type is, zijn de omgekeerde lekstroom en het resulterende stroomverbruik van hoogspannings-SiC-diodes relatief laag bij omgekeerde voorspanning, vergelijkbaar met ultrafijne Si-diodes bij dezelfde spannings- en stroomniveaus.Aangezien de SiC-diode niet het omgekeerde ladingshersteleffect heeft, wordt elk klein vermogensverschil tussen de SiC-diode en de ultrafijne Si-diode als gevolg van de voorwaartse spanningsval en veranderingen in de omgekeerde lekstroom ruimschoots gecompenseerd door de vermindering van het dynamische SiC-verlies.

5--SiC-diodeherstelstroom is relatief stabiel in het bedrijfstemperatuurbereik, wat het stroomverbruik kan verminderen

De herstelstroom en hersteltijd van siliciumdiodes variëren sterk met de temperatuur, wat de moeilijkheid van circuitoptimalisatie vergroot, maar deze verandering bestaat niet in SiC-diodes.In sommige circuits, zoals de "harde schakelaar" arbeidsfactorcorrectietrap, kan een siliciumdiode die als boostgelijkrichter fungeert, het verlies regelen van de voorwaartse voorspanning bij hoge stroom naar de tegengestelde voorspanning van een typische enkelfasige AC-ingang (meestal ongeveer 400V D-busspanning).De kenmerken van SiC-diodes kunnen de efficiëntie van dergelijke toepassingen aanzienlijk verbeteren en ontwerpoverwegingen voor hardwareontwerpers vereenvoudigen.

6--SiC-dioden kunnen parallel worden geschakeld zonder het risico van oververhitting

SiC-diodes hebben bovendien het voordeel ten opzichte van Si-diodes dat ze parallel kunnen worden geschakeld, omdat hun voorwaartse spanningsval een positieve temperatuurcoëfficiënt heeft (in het toepassingsrelevante gebied van de IV-curve), wat helpt om alle huidige ongelijkstromen te corrigeren.Wanneer apparaten daarentegen parallel worden aangesloten, kan de negatieve temperatuurcoëfficiënt van de SiP-N-diode leiden tot thermische runaway, waardoor het gebruik van aanzienlijke reductie of extra actieve circuits nodig is om het apparaat te dwingen stroomvereffening te bereiken.

7--De elektromagnetische compatibiliteit (EMI) van SiC-diodes is beter dan die van Si

Een ander voordeel van de soft-switching-functie van de SiC-diode is dat deze EMI aanzienlijk kan verminderen.Wanneer Si-diodes worden gebruikt als schakelende gelijkrichters, kunnen de potentieel snelle pieken in omgekeerde herstelstromen (en hun brede spectrum) leiden tot geleiding en stralingsemissie.Deze emissies veroorzaken systeeminterferentie (via verschillende koppelingspaden) die de EMI-limieten van het systeem kunnen overschrijden.Bij deze frequenties kan het filteren gecompliceerd zijn vanwege deze onechte koppeling.Bovendien hebben EMI-filters die zijn ontworpen om schakelende fundamentele frequenties en lage harmonische frequenties (meestal onder 1 MHz) te verzwakken, doorgaans een relatief hoge inherente capaciteit, waardoor hun filtereffect bij hogere frequenties wordt verminderd.Buffers kunnen worden gebruikt in Si-diodes met snel herstel om flanksnelheden te beperken en oscillaties te onderdrukken, waardoor stress op andere apparaten wordt verminderd en EMI wordt verminderd.De buffer dissipeert echter veel energie, wat de efficiëntie van het systeem vermindert.

8--Het vermogensverlies van de SiC-diode is lager dan dat van Si

In Si-diodes wordt de vermogensverliesbron van voorwaarts herstel vaak over het hoofd gezien.Tijdens de overgang van de aan-toestand vanuit de uit-toestand neemt de spanningsval van de diode tijdelijk toe, wat resulteert in doorschieten, rinkelen en extra verliezen die samenhangen met de lagere initiële geleidbaarheid van de PN-overgang.SiC-diodes hebben dit effect echter niet, dus u hoeft zich geen zorgen te maken over voorwaartse herstelverliezen.