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第16講:SiC SBD的特性

發(fā)布時間:2025-03-03 責任編輯:lina

【導讀】SiC SBD具有高耐壓、快恢復速度、低損耗和低漏電流等優(yōu)點,可降低電力電子系統(tǒng)的損耗并顯著提高效率。適合高頻電源、新能源發(fā)電及新能源汽車等多種應用,本文介紹SiC SBD的靜態(tài)特性和動態(tài)特性。


SiC SBD具有高耐壓、快恢復速度、低損耗和低漏電流等優(yōu)點,可降低電力電子系統(tǒng)的損耗并顯著提高效率。適合高頻電源、新能源發(fā)電及新能源汽車等多種應用,本文介紹SiC SBD的靜態(tài)特性和動態(tài)特性。


SBD(肖特基勢壘二極管)是一種利用金屬和半導體接觸,在接觸處形成勢壘,具有整流功能的器件。Si SBD耐壓一般在200V以下,而耐壓在600V以上的SiC SBD產(chǎn)品已廣泛產(chǎn)品化。SiC SBD的某些產(chǎn)品具有3300V的耐壓。半導體器件的擊穿電壓與半導體漂移層的厚度成正比,因此為了提高耐壓,必須增加器件的厚度。而SiC的擊穿電場強度是Si的10倍。因此,采用SiC半導體,理論上是有可能制造出與Si器件厚度相同、同時其耐壓10倍于Si器件的SiC SBD。例如,耐壓為3300V的SiC SBD漂移層厚度約為30μm,這使其比Si更薄。


SBD是一種單極型器件,因此器件內(nèi)部不會積聚少數(shù)載流子。關(guān)斷過程中流過的電流是其n漂移區(qū)形成耗盡層期間掃出的電荷,以維持反向阻斷電壓,這種現(xiàn)象類似于快恢復二極管的反向恢復電流。


如圖1為SiC SBD不同溫度下正向壓降對比,其微分電阻具有正溫度特性,可在并聯(lián)使用時抑制芯片之間的電流不平衡。這一特性有利于防止SBD熱失控。圖2為SiC SBD不同溫度下正向特性變化。


第16講:SiC SBD的特性

圖1:SiC SBD(FMF600DXZ-24B)正向壓降


第16講:SiC SBD的特性

圖2:SiC SBD(FMF600DXZ-24B)溫度特性


圖3顯示了SiC SBD從導通狀態(tài)變?yōu)榻刂範顟B(tài)時的電流和電壓波形。對于PIN Si二極管來說,即使二極管關(guān)斷,電流仍會繼續(xù)流動,直到內(nèi)部的少數(shù)載流子耗盡(反向恢復電流),因此需要一定的時間才能將電流恢復為零。而SiC SBD是單極型器件,沒有少數(shù)載流子,只需要為結(jié)電容充電所需的電流。此外,SiC SBD的結(jié)電容相對較小,因此反向恢復時間短,損耗極小。


第16講:SiC SBD的特性

圖3:SiC SBD(FMF600DXZ-24B)關(guān)斷波形


三菱電機將高頻IGBT芯片和SiC SBD結(jié)合,開發(fā)了一系列混合SiC模塊,如表1所示,適合高頻應用。從性價比的角度出發(fā),可以與全SiC模塊進行比較和選擇。


第16講:SiC SBD的特性

表1:混合SiC模塊


關(guān)于三菱電機


三菱電機創(chuàng)立于1921年,是全球知名的綜合性企業(yè)。截止2024年3月31日的財年,集團營收52579億日元(約合美元348億)。作為一家技術(shù)主導型企業(yè),三菱電機擁有多項專利技術(shù),并憑借強大的技術(shù)實力和良好的企業(yè)信譽在全球的電力設備、通信設備、工業(yè)自動化、電子元器件、家電等市場占據(jù)重要地位。尤其在電子元器件市場,三菱電機從事開發(fā)和生產(chǎn)半導體已有68年。其半導體產(chǎn)品更是在變頻家電、軌道牽引、工業(yè)與新能源、電動汽車、模擬/數(shù)字通訊以及有線/無線通訊等領域得到了廣泛的應用。

文章來源:三菱電機半導體


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