Piikarbidi Schottky-diodi

Piikarbidi-schottky-diodit tarjoavat vaihtoehdon tavanomaisille piilaitteille, sillä niissä on alhaisemmat menojännitehäviöt ja parempi käyttölämpötilan sietokyky sekä korkeat käänteiset läpilyöntijännitteet ja tavanomaisia piimalleja parempi syöksyvirransietokyky.

Laajakaistaisia laitteita voidaan käyttää kovakytkentäisissä sovelluksissa, kuten sähköajoneuvojen latausasemissa, keskeytymättömissä virtalähteissä (UPS) ja moottorikäytöissä; lisäksi ne vähentävät sähkömagneettisten häiriöiden melutasoja ja melusaastetta.

Nopea kytkentänopeus

Piikarbidi-Schottky-diodit ovat nopeasti kytkeytyviä laitteita, joista on tullut laajalti käytetty komponentti elektronisissa piirisuunnitelmissa. Nämä diodit tarjoavat suurempia kytkentänopeuksia ja parempaa lämmönjohtavuutta verrattuna piipohjaisiin vastineisiinsa, ja niillä on myös pienempi eteenpäin suuntautuva jännitehäviö, paremmat virran vakaustasot ja ylijännitekestävyysominaisuudet, jotka ylittävät piipohjaisten vastineidensa tarjoamat ominaisuudet.

Piikarbidi-Schottky-diodien käänteinen läpilyöntijännite on myös paljon suurempi kuin piistä valmistettujen vastaavien diodien, joten ne soveltuvat käytettäväksi tehojärjestelmissä, joiden mahdollinen käänteinen jännite voi nousta useisiin tuhansiin voltteihin tai jopa yli niiden. Tämän ansiosta suunnittelijat voivat välttää lisäsuojatoimenpiteitä, kuten snubber-piirejä.

Piistä valmistetut unipolaariset Schottky-diodit sietävät tyypillisesti vain enintään 200 V:n käänteistä läpilyöntijännitettä; piikarbidi-Schottky-diodit kestävät kuitenkin jopa 1,2 kV:n jännitteitä ja jopa suurempia jännitteitä diodityypistä riippuen - niiden käänteinen läpilyöntijännite on paljon suurempi, mikä tekee niistä paljon monipuolisempia kuin piistä valmistetut versiot monissa sovelluksissa, joissa piistä valmistetut diodit eivät riittäisi.

Piikarbidi-Schottky-diodien nopeammat kytkentänopeudet mahdollistavat komponenttien koon merkittävän pienentämisen, mikä johtaa alhaisempiin komponenttihintoihin, suurempaan tehokkuuteen ja pienempiin pohjapinta-aloihin elektroniikkapiirien suunnittelussa. Lisäksi nämä diodit tekevät nopeammasta toiminnasta yksinkertaisempaa monimutkaisemmissa korkeataajuuselektroniikkasuunnitelmissa.

Galaxy Microelectronics esitteli äskettäin 650V ja 1200V piikarbidi (SiC) Schottky-sulkudiodien valikoiman, joka on suunniteltu erityisesti vastaamaan PV-aurinkokennojärjestelmien, sähköajoneuvojen tehojärjestelmien, radiotaajuusilmaisimien ja radiotaajuusilmaisimien tehomuunnospiirien suunnittelijoiden tarpeisiin. Näissä laitteissa on alhainen johtamishäviö, lämpötilariippumaton nollakäänteinen palautumisominaisuus sekä positiiviset lämpötilakerroinarvot (TJC); lisäksi niillä on vankka lumivyörytoiminta, mikä rajoittaa suunnittelijoiden tarvitsemia lisäsuojalaitteita tai -piirejä.

Alhainen eteenpäin jännitehäviö

Piikarbidi (SiC) Schottky-diodit ovat unipolaarisia puolijohdekomponentteja, joilla on nopeampi kytkentänopeus ja pienemmät eteenpäin suuntautuvat jännitehäviöt kuin piistä valmistetuilla vastaavilla laitteilla, joten ne soveltuvat korkeissa lämpötiloissa toimiviin tehopuolijohteisiin. Piirien suunnittelussa on kuitenkin otettava huomioon tietyt rajoitukset; esimerkiksi on varmistettava, että niiden käänteinen palautumisaika on lyhyt, jotta energiahäviöt olisivat mahdollisimman pienet.

Lyhyet käänteiset palautumisajat mahdollistavat laitteiden nopean vaihtamisen johtavien ja ei-johtavien tilojen välillä ja auttavat myös vähentämään EMI-kohinaa ja loisvirtoja, jotka muutoin voisivat vahingoittaa diodeja ja tyristorisiltoja. Lyhyet palautumisajat mahdollistavat lisäksi pidemmät POR-jaksot (point-of-reversal) diodeille ja tyristorisilloille.

SiC Schottky -diodien alhainen menojännitehäviö johtuu niiden kapeasta tyhjenemisalueesta. Tämä ominaisuus tekee diodista vähemmän kapasitiivisen kuin P-N-liitosdiodit, mikä tekee niistä välttämättömiä suurnopeuskytkentäsovelluksissa ja auttaa estämään sointumelun tai kapasitiivisen kohinan pääsyn signaalireitteihin.

SiC Schottky -diodit tarjoavat alhaisen kytkentävastuksen ja lämpötilasta riippumattoman nollakierteen palautumisen - kaksi ominaisuutta, jotka tekevät niistä erinomaisen valinnan nopeisiin kytkentäsovelluksiin, kuten buck boost -muuntimiin. Galaxy microelectronics esitteli hiljattain 650 V:n ja 1200 V:n piikarbidi (SiC) Schottky-diodit, jotka ovat erinomainen lisä tehomuunnosjärjestelmäsuunnitelmiin.

SiC-schottky-diodien vuotovirrat johtuvat metallin ja puolijohteen rajapinnan epätäydellisyyksistä, mutta niitä voidaan lieventää paksummilla ajelehtimiskerroksilla - mutta tämä lisää laitteen ohmista ja lämpöresistanssia. Nexperia on kehittänyt hybridi-laiterakenteen, jolla tämä ongelma ratkaistaan yhdistämällä Schottky- ja P-N-diodit yhteen pakkaukseen, mikä vähentää merkittävästi vuotovirtaa ja parantaa luotettavuutta korkeissa lämpötiloissa. Tämä rakenne tarjoaa merkittävän vuotovirran vähenemisen ja parantaa samalla luotettavuutta korkeissa lämpötiloissa.

Korkea läpilyöntijännite

Piikarbidi-Schottky-diodien korkeat läpilyöntijännitteet tekevät niistä sopivia käytettäväksi teholaitteissa, kuten moottorikäytöissä ja LED-ajureissa, jotka toimivat korkeilla taajuuksilla, jotka edellyttävät suurempia diodien läpilyöntijännitteitä kuin perinteiset piidiodit. Lisäksi SiC:n laaja kaistanleveys auttaa lisäämään tehokkuutta ja nopeutta. Lisäksi sen korkeampi sulamispiste tekee tästä materiaalista sopivan käytettäväksi monenlaisissa ympäristöissä.

Piikarbidi-Schottky-diodit tarjoavat laajan kaistanleveyden ja erittäin alhaisen kytkentävastuksen, joten ne soveltuvat nopeisiin vaihtosovelluksiin. Toisin kuin tavalliset PN-diodit, jotka päästävät läpi samanaikaisesti sekä elektroneja että reikiä, tämä järjestely päästää läpi vain elektroneja, mikä lisää kytkentänopeutta merkittävästi. Lisäksi niiden kytkentäjännite on alhainen, joten ne on helppo kytkeä päälle/pois.

Tämä muotoilu hyötyy myös ohuemmasta substraattikerroksesta, joka luo paremman lämpöreitin liitoskohdan ja pakkauksen lyijykehyksen tai kotelon välille, mikä vähentää lämpövastusta. Tämä voi auttaa pienentämään tehohäviötä sekä parantamaan laitteen luotettavuutta, koska se on vähemmän altis sähköstaattiselle purkaukselle (ESD) ja ylijännitteille, jotka voivat vahingoittaa sitä.

Piikarbidi-Schottky-diodit erottuvat edukseen paremman sähkökentän voimakkuuden ansiosta, minkä ansiosta ne kestävät suurempia jännitteitä kuin perinteiset piidiodit. Lisäksi niitä voidaan valmistaa ohuemmilla ja suuremmilla drift-kerroksilla, mikä nopeuttaa vasteaikaa; lisäksi niiden ylivoimainen lämmönjohtavuus mahdollistaa perinteisiä piidiodeja korkeampien syöksyvirtojen hallinnan.

Pieni vuotovirta

SiC Schottky -diodit tarjoavat alhaisen vuotovirran tason, joten ne ovat täydellinen valinta tehotasasuuntaajapiireihin monissa sovelluksissa. Niiden korkeampi käyttölämpötila ja nopeampi kytkentänopeus mahdollistavat korkeamman taajuuden sovellukset, joissa EMI-tasot ovat alhaisemmat - ihanteellinen ratkaisu virtalähteisiin tai moottorikäyttöihin, joissa tarvitaan luotettavia tasasuuntaajia.

SiC-diodit tarjoavat suuria virrantiheyksiä, joiden ansiosta ne pystyvät kuljettamaan enemmän virtaa pienemmillä liitoskohdan koilla, mikä johtaa pienempään kokonaisvastukseen ja lämpöhäviöihin sekä pienempiin tehohäviöihin, jotka parantavat tehotehokkuutta ja lisäävät samalla luotettavuutta.

SiC Schottky -diodit ovat ihanteellisia sovelluksiin, joissa tehokkuus on äärimmäisen tärkeää, kuten aurinkosähköinverttereihin ja sähköautojen latureihin. Niiden MPS-muotoilu helpottaa myös vaihtamista täyssilta- ja puolisiltaisten tasasuuntaajakokoonpanojen välillä virtalähdesuunnitelmissa, mikä vähentää monimutkaisuutta ja lisää samalla lähtötehoa.

SiC-diodit tarjoavat suuremmat ylijännitevirran ominaisuudet kuin piistä valmistetut vastineensa, joten ne soveltuvat erityisen hyvin UPS- ja aurinkosähköinverttereissä käytettäviin tehokertoimen korjaustoimintoihin (PFC). Niiden MPS-muotoilu antaa suunnittelijoille enemmän vapautta optimoitaessa järjestelmiä aurinkokennojen aurinkosähkötaajuusmuuttajiin ja sähköautojen latauslaitteisiin ja vaatii samalla pienempiä jäähdytyslevyjä ja suodattimia; lisäksi niiden pieni häviö ja nopea kytkentänopeus auttavat vähentämään sähkömagneettista häiriötä.

Korkea lämmönjohtavuus

Silikonikarbididiodit on jo pitkään tunnettu poikkeuksellisesta lämmönjohtavuudestaan, ja tämä ominaisuus on yksi tärkeimmistä syistä, miksi niitä voidaan käyttää tehosovelluksissa. Toimimalla korkeammissa lämpötiloissa kuin perinteiset piilaitteet piikarbidilaitteet pystyvät vähentämään tehohäviöitä ja parantamaan samalla hyötysuhdetta, kun ne toimivat suuremmilla kytkentätaajuuksilla, mikä mahdollistaa suuremman virran käsittelyn pienemmällä fyysisellä jalanjäljellä.

Piikarbidi-schottky-diodien virrantiheys on myös suurempi kuin piistä valmistettujen vastaavien diodien, joten ne pystyvät kantamaan enemmän virtaa ja käsittelemään suurempia ylijännitteitä tehokkaammin kuin piistä valmistetut mallit. Lisäksi niiden eteenpäin suuntautuva jännitehäviö on pienempi, mikä auttaa säästämään energiakustannuksissa ja alentaa myös laitteen lämpötilaa.

Schottky-diodit ovat puolijohdekomponentteja, jotka koostuvat kahdesta osasta: metallikontaktista ja kevyesti seostetusta piikerroksesta. Positiivista jännitettä käytettäessä muodostuu sähkökenttä, joka saa aikaan sen, että metallikosketuksen elektronit ruiskutetaan piihin sähköstaattisen kentän avulla, ja valosähköistä vaikutusta käytetään muuntamaan enemmistökantajat takaisin vapaiksi elektroneiksi paljon nopeammin kuin tavallisessa P-N-liitosdiodissa.

Tämä virtapiiri tuottaa hyvin minimaalisen etujännitehäviön, kun laitteita, kuten moottoreita tai LED-valoja, kytketään säännöllisesti päälle ja pois päältä. Pieni eteenpäin suuntautuva jännitehäviö mahdollistaa myös korkeammat toimintataajuudet, mikä parantaa suorituskykyä ja vähentää samalla tehohäviötä; lisäksi se takaa tasaisen virran laajalla lämpötila-alueella.