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泰科天润新一代低VF碳化硅二极管
泰科天润    发表于   2020-12-16

由于材料性能的限制,传统硅基功率器件在许多方面已逼近甚至达到了其材料的本征极限。相比于传统的硅快恢复二极管,碳化硅二极管的性能有着极大的优势,如:能承受更大的电压、更高的开关速度、更小的能量损失、更耐高温。因此应用碳化硅器件的设计方案可以允许更小的电感、电容、热沉体积,不仅使得功率模组体积重量大大减小,还可整体改善功率模组的成本。图1是针对20kW充电模块产品,进行全SiC方案和传统Si方案的对比,可以直观的看出:应用SiC功率器件后,整体产品的体积、重量、损耗和工况温度均得到了显著改善。

■ 更低的动态损耗


SiC肖特基二极管相对于传统硅二极管的反向恢复电流IRRM降低了50%以上,反向恢复电荷QRR及关断损耗Eoff降低了90%以上。可以看出SiC肖特基二极管的动态损耗极低,可以显著减少功率模组的开关损耗,节约用于冷却的开支并提升模组的功率密度,低动态损耗使SiC肖特基二极管非常适合高开关频率。同时,650V的SiC肖特基二极管的开关频率通常为Si FRD的100倍以上。

■ 更高的开关速度

SiC肖特基二极管属于单极器件,因此不存在反向恢复时间,只有电容的充放电时间,这个时间较快速硅二极管的反向恢复时间(trr),可以忽略。上图为SiC肖特基二极管与快速硅二极管的比较。SiC肖特基二极管反向恢复速度很快,关断时的反向电流IR大幅减少。

■ 稳定的温度特性


SiC材料的温度特性变动比Si小,在高温条件下特性更稳定。快速硅二极管的trr随温度上升而增加,而SiC肖特基二极管则能够保持几乎恒定的trr,因此,在高温工作时,开关损耗几乎没有增加。

■ 易于并联使用