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SiC碳化硅二极管抗浪涌电流能力缺点以及应对方式

返回列表来源:壹芯微 发布日期 2020-10-16 浏览:-

SiC碳化硅二极管抗浪涌电流能力缺点以及应对方式

随着半导体材料和半导体器件制造技术的迅速发展和成熟,各种新型大功率电力电子装置广泛地应用于各个领域。如电力配电系统中的功率控制器 、功率调节器、有源电力滤波器等;大功率高性能 DC/DC 变流器、大功率风力发电机的励磁与控制器、风力发电中永磁发电机变频调速装置、大功率并网逆变器等;在电源方面的应用如高压脉冲电源及其控制系统、大功率脉冲电源、特种大功率电源及其控制系统等。

随着半导体技术的发展,第三代宽禁带半导体材料由于具有优异的潜在材料性能,在功率器件中得到了广泛应用,十几年来一直是电力电子领域的研发热点。其中碳化硅(SiC)功率器件的技术成熟度最高,几年前率先进入实用商品化阶段后,保持了较高的增长势头,吸引了产业界很多关注。相关新能源技术和产业(包括太阳能、风电、混合及纯电动汽车等)的发展更加速了SiC功率器件产业的成长。

与硅相比,SiC 作为第三代半导体材料,具有更宽的禁带宽度,更高的击穿电场、热导率、电子饱和速率及抗辐射能力,更适合于制作高温、高频、抗辐射的大功率器件。SiC 电力电子器件具有高压高温特性,突破了硅基功率半导体器件电压(>1kV)和温度(<150 ℃)限制所导致的系统局限性,临界击穿电场高达 2 MV/cm(4H-SiC),因此具有更高的耐压能力(10 倍于 Si)。随着 SiC 材料技术的进步,各种 SiC 功率器件在低压(600~1700V)领域实现了应用,更高耐压的 SiC 功率器件还未实现量产。尽管 SiC功率器件具有显著的优势和广泛的应用前景,但仍许多问题有待解决,包括封装、门极驱动、EMI 问题等。

 SiC器件与硅器件的性能比较

(1)SiC具有更宽的禁带宽度。

(2)SiC 具有更低导通损耗和开关损耗。

(3)SiC 散热性更好。

(4)SiC 具有更快的开关速度。

当然,碳化硅器件也有其自身的缺点,在浪涌电流能力方面,由于SiC-SBD的浪涌值远低于相应的硅FRD,因此成为非常重要的指标。一般正向浪涌用额定电流的倍数来表示。早期SiC-SBD的浪涌,在5倍左右。而同规格的硅FRD,可达20倍。如果考虑到实际使用中硅器件需要降额到1/3左右的电流值,这就等于是5:60的差距。

 SiC碳化硅二极管浪涌电流能力的问题,可以通过外围电路来适当改善,在PFC电路中,当SiC-SBD浪涌电流值不够的时候,需要为这个二极管(和电源侧的电感一起)并联硅二极管,降低浪涌电流,对SiC二极管进行保护,虽然略微增加了器件成本,但是提高了电路的可靠性。

碳化硅二极管

电路中SiC碳化硅二极管选用GP2D012065A产品,旁路二极管选用2颗S3M二极管,增加很少的成本,解决了大问题。

壹芯微科技针对二三极管,MOS管作出了良好的性能测试,应用各大领域,如果您有遇到什么需要帮助解决的,可以点击右边的工程师,或者点击销售经理给您精准的报价以及产品介绍

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