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硅与硅碳化硅:肖特基障屏障二极管版

3月17日,2020年经过加里·埃利诺夫

碳化碳化硅肖特基势垒二极管与其硅对手进行比较吗?让我们来看看一些例子。

Microchips的MicroSemi Division宣布了一系列SiC肖特基二极管以模块形式提供。该模块由工作在700 V、1200 V和1700 V的SiC肖特基势垒二极管(SBD)组成,包括双二极管、全桥、双共阴极和三相桥。

微芯片SiC SBD模块

Microchip的新款SIC SBD模块。使用的图像礼貌微芯片

这些设备也提供了不同的当前和包选项。以模块形式提供SiC sbd可以节省空间,而Microsemi提供了在同一模块中“混合和匹配”底板和基板材料的机会。

近年来,作为硅基肖特基二极管的替代品,碳化硅基肖特基二极管已经变得越来越普遍。虽然我们已经在过去广泛地讨论了SiC的好处(例如,在Majeed Ahmad的文章中关于碳化硅在电力电子领域的足迹不断增长),深入地讨论宽带间隙(WBG)半导体的讨论可能是有用的,具体而言,这对于肖特基二极管有用。

硅与碳化硅肖特基二极管

古典硅二极管基于aP-n结。在肖特基二极管中,金属代替p型半导体,从而创建所谓的金属半导体(M-S)结或肖特基屏障。

xm结

M-S交界处。图片使用的礼貌科罗拉多大学


当它们传导时,有一个非常低的电压降。其他的优点包括高开关速度和低噪音。

使用碳化硅(SiC)代替硅赋予二极管更高的击穿电压和更大的载流能力。这些电力组件应用于电动汽车及其充电站、智能电网以及工业和飞机应用的电力系统。

其他涉足SiC肖特基二极管的供应商

Microchip不是唯一提供SiC肖特基二极管的制造商。其他几种正在利用这种特定设备利用SIC的功率效率。

RoHM半导体指出SiC肖特基势垒二极管(SBD)的小电容电荷使得能够高开速。RoHM提供一系列650v和1200v的设备,一些AEC-Q101合格。

三菱也提供了另一种选择BD20060T,这是600 V,20个SiC SBD。正如三菱所指出的那样,他们的SIC SBD进一步迈出,采用下面说明的结屏障(JBS)肖特基结构。

JBS结构的图表。 

JBS结构的图表。使用的图像礼貌三菱

Littelfuse的SiC SBD系列,LSIC2SD0,是650 V设备,连续携带多达20个。许多人进入-220包,为这类产品典型。

全球力量的GP2D0.系列以裸芯片格式提供。它们有500 V,550 V,1200 V和1700 V版本,可以携带多达30 A.

在这个领域的另一家公司是UnitedSiC,它专门从事所有的sic产品。它的UJ3D系列是650 V和1200 V设备,来在单和双二极管版本。

随着市场上越来越多的SiC SBDs选择,包括来自Microchip的新模块,很明显,肖特基二极管SiC的性能可能值得额外的价格。

高雪崩性能和缓冲电路

Microchip的公告该公司断言其新设备具有“高雪崩性能[该]允许系统设计人员减少对缓冲电路的需求。”这些概念需要一些解释。

高雪崩性能

当其在其雪崩击穿点处或附近的反向偏置时操作时,在半导体中产生雪崩噪声。此时,电子可能会破坏阳极松散并且自然头部。

效果可以级联,一个电子爆炸其他地方的地方,产生“雪崩”效果。现象的一个结果是电子噪音。SIC SBD对设计人员特别有用,因为它们抵抗这种效果。

缓冲器电路

缓冲电路是设计用于抑制电压尖峰的能量吸收电路,当任何开关如二极管一样打开或关闭时可能发生电压尖峰。有时,设计人员可以通过将电阻和电容组合在输出端中的串联中的电阻和电容来实现这种抑制,但这将增加BOM计数并占用电路板空间。

因此,由于微芯片公司声称新型SiC sbd具有高的雪崩性能,因此可以完全避免缓冲电路。关于这个主题的更多信息在更具体的意义上,查看Anup Bhalla(来自UnitedSiC)的文章使用小缓冲器来解决快速切换的问题

SiC对其他部件有什么影响?

过去,我们已经讨论了许多方法,即SIC改善或甚至彻底改变了任何给定组件的性能暴跌rDS(开)UnitedSiC公司的新式碳化硅费特管增加太阳能技术中的逆变器。仅靠SIC SBD的行业代表单独判断,似乎SIC的好处会特别影响组件,尽可能地影响电子行业。


你对肖特基障壁二极管的体验是什么?您是否觉得其一些缺点可能会改善转向SIC?在下面的评论中分享您的想法。