8 دلیل وجود دارد که چرا دیودهای کاربید سیلیکون بهتر از دیودهای سیلیکون هستند

1--در ولتاژ نامی یکسان، دیودهای SiC فضای کمتری را نسبت به Si اشغال می کنند

قدرت میدان شکست دی الکتریک SiC حدود 10 برابر بیشتر از دستگاه های مبتنی بر سیلیکون است و در یک ولتاژ قطع معین، لایه رانش SiC نازک تر و غلظت دوپینگ بیشتر از دستگاه های مبتنی بر سیلیکون است. بنابراین مقاومت SiC کمتر و رسانایی بهتر است.این بدان معناست که در همان ولتاژ نامی، تراشه SiC کوچکتر از معادل سیلیکونی خود است.مزیت اضافه استفاده از یک تراشه کوچکتر این است که ظرفیت ذاتی و شارژ مربوط به دستگاه برای جریان معین و ولتاژ نامی کمتر است.در ترکیب با سرعت اشباع الکترونی بالاتر SiC، سرعت سوئیچینگ سریع‌تر و تلفات کمتری را نسبت به دستگاه‌های مبتنی بر Si ممکن می‌سازد.

دیودهای 2-iC عملکرد بهتری در اتلاف گرما دارند

رسانایی حرارتی SiC تقریبا 3.5 برابر دستگاه های مبتنی بر Si است، بنابراین توان (گرمای) بیشتری را در واحد سطح پخش می کند.در حالی که بسته بندی می تواند یک عامل محدود کننده در طول عملیات مداوم باشد، SiC یک مزیت حاشیه بزرگ ارائه می دهد و به طراحی برنامه هایی که در برابر رویدادهای حرارتی گذرا آسیب پذیر هستند کمک می کند.علاوه بر این، مقاومت در برابر دمای بالا به این معنی است که دیودهای SiC دوام و قابلیت اطمینان بالاتری بدون خطر فرار حرارتی دارند.

3--دیودهای SiC تک قطبی شارژ ذخیره شده ای ندارند که باعث کاهش سرعت و کاهش کارایی شود.

دیودهای SiC دستگاه های نیمه هادی تک قطبی شات هستند که در آن ها تنها اکثر حامل های بار (الکترون ها) می توانند جریان را حمل کنند.این بدان معنی است که وقتی دیود بایاس رو به جلو است، لایه تخلیه اتصال تقریباً هیچ شارژی ذخیره نمی کند.در مقابل، دیودهای سیلیکونی اتصال PN دیودهای دوقطبی هستند و بارهای ذخیره می کنند که باید در حین بایاس معکوس حذف شوند.این منجر به افزایش جریان معکوس می شود، بنابراین دیود (و هر ترانزیستور سوئیچینگ و بافر مرتبط) تلفات توان بیشتری دارند، در حالی که افت توان با فرکانس سوئیچینگ افزایش می یابد.دیودهای SiC به دلیل تخلیه خازنی ذاتی خود، نوک جریان معکوس را در بایاس معکوس تولید می کنند، اما پیک های آنها همچنان یک مرتبه قدر کمتر از دیودهای اتصال PN است، که به معنای مصرف انرژی کمتر برای دیود و ترانزیستور سوئیچینگ مربوطه است.

4- افت ولتاژ رو به جلو و جریان نشتی معکوس دیودهای SiC با Si مطابقت دارد.

حداکثر افت ولتاژ پیشروی دیودهای SiC با دیودهای فوق سریع Si قابل مقایسه است و همچنان در حال بهبود است (تفاوت جزئی در درجه بندی ولتاژ قطع بالاتر وجود دارد).علیرغم اینکه یک دیود از نوع شاتکی است، جریان نشتی معکوس و مصرف انرژی حاصل از دیودهای SiC ولتاژ بالا در بایاس معکوس نسبتاً کم است، مشابه دیودهای Si بسیار ریز در همان سطوح ولتاژ و جریان.از آنجایی که دیود SiC اثر بازیابی شارژ معکوس را ندارد، هر گونه اختلاف توان کوچک بین دیود SiC و دیود فوق ریز Si به دلیل افت ولتاژ رو به جلو و تغییرات جریان نشتی معکوس، با کاهش تلفات دینامیکی SiC بیش از حد جبران می شود.

5--جریان بازیابی دیود SiC در محدوده دمای عملیاتی آن نسبتاً پایدار است که می تواند مصرف برق را کاهش دهد.

جریان بازیابی و زمان بازیابی دیودهای سیلیکونی با دما بسیار متفاوت است که دشواری بهینه سازی مدار را افزایش می دهد، اما این تغییر در دیودهای SiC وجود ندارد.در برخی مدارها، مانند مرحله تصحیح ضریب توان "سوئیچ سخت"، یک دیود سیلیکونی که به عنوان یکسو کننده تقویت کننده عمل می کند، می تواند تلفات را از بایاس رو به جلو در جریان بالا به بایاس معکوس یک ورودی معمولی تک فاز AC (معمولاً در حدود) کنترل کند. ولتاژ باس 400 ولت D).ویژگی های دیودهای SiC می تواند به طور قابل توجهی کارایی چنین برنامه هایی را بهبود بخشد و ملاحظات طراحی را برای طراحان سخت افزار ساده کند.

6--دیودهای SiC را می توان به صورت موازی بدون خطر فرار حرارتی متصل کرد

دیودهای SiC همچنین این مزیت را نسبت به دیودهای Si دارند که می توان آنها را به صورت موازی متصل کرد زیرا افت ولتاژ رو به جلو آنها دارای ضریب دمایی مثبت (در ناحیه مربوط به کاربرد منحنی IV) است که به اصلاح تمام جریان های ناهموار فعلی کمک می کند.در مقابل، هنگامی که دستگاه‌ها به صورت موازی متصل می‌شوند، ضریب دمای منفی دیود SiP-N می‌تواند منجر به فرار حرارتی شود، که نیاز به استفاده از کاهش قابل توجه یا مدارهای فعال اضافی برای وادار کردن دستگاه برای رسیدن به یکسان سازی جریان دارد.

7- سازگاری الکترومغناطیسی (EMI) دیودهای SiC بهتر از Si است.

مزیت دیگر ویژگی سوئیچینگ نرم دیود SiC این است که می تواند EMI را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.هنگامی که از دیودهای Si به عنوان یکسو کننده های سوئیچینگ استفاده می شود، سنبله های بالقوه سریع در جریان های بازیابی معکوس (و طیف گسترده آنها) می تواند منجر به رسانایی و انتشار تشعشع شود.این انتشارات تداخلی در سیستم ایجاد می کند (از طریق مسیرهای مختلف جفت) که ممکن است از محدودیت های EMI سیستم فراتر رود.در این فرکانس ها، فیلتر کردن می تواند به دلیل این جفت جعلی پیچیده باشد.علاوه بر این، فیلترهای EMI که برای کاهش فرکانس‌های اصلی سوئیچینگ و فرکانس‌های هارمونیک پایین (معمولاً زیر 1 مگاهرتز) طراحی شده‌اند، معمولاً ظرفیت ذاتی نسبتاً بالایی دارند که اثر فیلتر کردن آنها را در فرکانس‌های بالاتر کاهش می‌دهد.بافرها را می توان در دیودهای Si بازیابی سریع برای محدود کردن نرخ لبه و سرکوب نوسانات استفاده کرد، در نتیجه استرس بر روی دستگاه های دیگر را کاهش داد و EMI را کاهش داد.با این حال، بافر انرژی زیادی را از بین می برد که باعث کاهش راندمان سیستم می شود.

8- تلفات توان بازیابی رو به جلو دیود SiC کمتر از Si است

در دیودهای Si، منبع تلفات توان بازیابی رو به جلو اغلب نادیده گرفته می شود.در طول انتقال حالت روشن از حالت خاموش، افت ولتاژ دیود به طور موقت افزایش می‌یابد که منجر به افزایش بیش از حد، زنگ زدن و تلفات اضافی مرتبط با هدایت اولیه اتصال PN پایین‌تر می‌شود.با این حال، دیودهای SiC این اثر را ندارند، بنابراین نیازی به نگرانی در مورد تلفات بازیابی پیشرو نیست.