碳化矽肖特基二極體的優點及應用

2020-11-24 電子發燒友

碳化矽肖特基二極體的優點及應用

網絡整理 發表於 2020-11-17 15:55:05

　　碳化矽肖特基二極體的優點

　　碳化矽SiC的能帶間隔為矽的2.8倍（寬禁帶），達到3.09電子伏特。其絕緣擊穿場強為矽的5.3倍，高達3.2MV/cm.，其導熱率是矽的3.3倍，為49w/cm.k。

　　它與矽半導體材料一樣，可以製成結型器件、場效應器件、和金屬與半導體接觸的肖特基二極體。

　　其優點是：

　　（1）碳化矽單載流子器件漂移區薄，開態電阻小。比矽器件小100-300倍。由於有小的導通電阻，碳化矽功率器件的正向損耗小。

　　（2）碳化矽功率器件由於具有高的擊穿電場而具有高的擊穿電壓。例如，商用的矽肖特基的電壓小於300V，而第一個商用的碳化矽肖特基二極體的擊穿電壓已達到600V。

　　（3）碳化矽有高的熱導率，因此碳化矽功率器件有低的結到環境的熱阻。

　　（4）碳化矽器件可工作在高溫，碳化矽器件已有工作在600ºC的報導，而矽器件的最大工作溫度僅為150ºC.

　　（5）碳化矽具有很高的抗輻照能力。

　　（6）碳化矽功率器件的正反向特性隨溫度和時間的變化很小，可靠性好。

　　（7）碳化矽器件具有很好的反向恢復特性，反向恢復電流小，開關損耗小。碳化矽功率器件可工作在高頻（》20KHz）。

　　（8）碳化矽器件為減少功率器件體積和降低電路損耗作出了重要貢獻。

　　碳化矽肖特基二極體的應用

　　SiC肖特基二極體主要應用於混合動力、光伏逆變器、礦機電源、電焊機和充電樁。

　　碳化矽肖特基二極體（SiCSBD）是一種單極型器件，採用結勢壘肖特基二極體結構（JBS），因此相比於傳統的矽快恢復二極體（SiFRD），碳化矽肖特基二極體具有理想的反向恢復特性。可以有效降低反向漏電流，具備更好的耐高壓能力。另一個重要的特點是碳化矽肖特基二極體具有正的溫度係數，隨著溫度的上升電阻也逐漸上升，這與矽FRD正好相反。這使得碳化矽肖特基二極體非常適合併聯實用，增加了系統的安全性和可靠性。在器件從正嚮導通向反向阻斷轉換時，幾乎沒有反向恢復電流，反向恢復時間小於20ns，甚至600V10A的碳化矽肖特基二極體的反向恢復時間在10ns以內。因此碳化矽肖特基二極體可以工作在更高的頻率，在相同頻率下具有更高的效率。
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