Diody SiC - ulepszone parametry dynamiczne w systemach konwersji mocy

Niedziela, 12 maja 2024 | Technika

Firma PANJIT wprowadziła na rynek pierwszą generację barierowych diod Schottky’ego o napięciu 650 V i 1200 V (SBD), które są dobrze zoptymalizowane pod kątem wydajności elektrycznej przy jednoczesnym zapewnieniu niezawodności systemu. Seria produktów PANJIT SiC SBD jest przeznaczona do pracy w układach korekcji współczynnika mocy PFC w systemach konwersji energii, takich jak zasilacze serwerowe, telekomunikacyjne, komputerowe, urządzenia domowe, UPS, falowniki PV i stacje ładowania pojazdów elektrycznych. Produkty PANJIT SiC SBD będą doskonałym rozwiązaniem dla projektantów systemów w celu zwiększenia sprawności i niezawodności systemu.

Diody SiC - ulepszone parametry dynamiczne w systemach konwersji mocy

Barierowe diody Schottky’ego SiC

Węglik krzemu (SiC) jest jednym z materiałów o szerokim paśmie zabronionym, coraz częściej stosowanym w półprzewodnikowych elementach mocy. Ponieważ materiał ten może przesunąć ograniczenia wydajności obecne w tradycyjnym krzemowym podłożu, większość firm produkujących półprzewodniki mocy opracowała już bazujące na nim komponenty. Krzemowa dioda mocy PN zapewniała dobre parametry do zastosowań przy częstotliwości przełączania poniżej 40 kHz – np. pełniąc funkcję diody tłumiącej w topologii flyback, w rozwiązaniach z twardą komutacją. W celu uzyskania wyższej gęstości mocy, większa częstotliwość jest dzisiaj koniecznością systemach konwersji mocy, w związku z czym projektanci poszukują rozwiązań o lepszej wydajności przy dużych częstotliwościach pracy. Kluczowy wpływ na sprawność pracy diody mają straty przełączania spowodowane przez prąd wsteczny.

Dioda Schottky’ego (SBD) może być korzystnym rozwiązaniem ze względu na zniwelowany prąd odzyskiwania zwrotnego. Nierealne jest jednak opracowanie krzemowej, barierowej diody Schottky’ego (SBD) z napięciem blokowania przekraczającym 200 V, ponieważ wysoki prąd upływu jest jedną z wad tych elementów. Inaczej ma się sytuacja dla podłoża z materiału SiC – ma ono doskonałą charakterystykę prądu upływu w obszarze wysokiego napięcia przebicia, więc idealnie nadaje się do zastosowania w SBD i umożliwia przekroczenie napięcia 600 V.

Niedawno firma PANJIT wprowadziła na rynek diody barierowe SiC Schottkiego (SBD) pierwszej generacji, o napięciach 650 V i 1200 V, przeznaczone do projektów wymagających wysokiej sprawności w systemach konwersji mocy z wyższymi częstotliwościami przełączania i większą gęstością mocy.

Seria diod Schottkiego SiC 1200V PANJIT dostepna na stronie.

https://www.masters.com.pl/pl/aktualnosci/charakterystyki-elektryczne-barierowych-diod-schottkiego-sic-panjit?sectionId=1&id=10535

Struktura barierowych diod Schottky’ego

Jak pokazano na rysunku 1a, konwencjonalna struktura diody barierowej Schottky’ego (SBD) opiera się na strukturze złącza półprzewodnikowego z kontaktem metalowym. Zaletą jest tutaj brak prądu odzyskiwania wstecznego przy niskim napięciu przewodzenia. Największą wadą jest duży prąd upływu, tj. płynący w czasie polaryzacji napięciem wstecznym. Struktura JBS (Junction Barrier Schottky) została wprowadzona w celu ograniczenia dużego prądu upływu konwencjonalnej diody SBD. Jak pokazano na rys. 1b, w strukturze tej pojawia się dodatkowe złącze P-N, które rozszerza obszar zubożony. W stanie polaryzacji napięciem wstecznym maksymalne pole elektryczne może dzięki temu zostać przesunięte pod obszar P, co zmniejsza natężenie pola elektryczne między kontaktem metalowym a półprzewodnikiem N. W rezultacie prąd upływu może zostać zminimalizowany w porównaniu ze zwykłym SBD. Jest to duża zaleta, niemniej JBS-y mają relatywnie niższą wytrzymałość na prądy udarowe i dopiero struktura typu MPS (Merged PN Schottky) może być alternatywnym rozwiązaniem w celu wyeliminowania problemu mniejszej wytrzymałości na udary w strukturze JBS, dlatego barierowe diody Schottky’ego SiC PANJIT (SBD) są produkowane jako MPS-y, aby zapewnić mniejszy prąd upływu przy zachowaniu dużej wytrzymałości na prądy udarowe.