​碳化硅二极管优于硅二极管的原因有哪些

发布时间：2023-08-03 09:52
作者：AMEYA360
来源：网络
阅读量：1916

     在额定电压相同的情况下，SiC二极管占用的空间比Si更小

     SiC的介电击穿场强比硅基器件高出约10倍，且在给定的截止电压下，SiC的漂移层比硅基器件更薄且掺杂浓度更高，因此SiC的电阻率更低，传导性能也更好。这意味着，在额定电压相同的情况下，SiC芯片比其等效的硅芯片更小。使用更小的芯片还有一个额外好处，就是在电流和额定电压给定的情况下，其器件的固有电容和关联电荷都更低。结合SiC的更高电子饱和速度，这可以实现比Si基器件更快的开关速度和更低的损耗。

​碳化硅二极管优于硅二极管的原因有哪些

  二极管具有更出色的散热性能

SiC的热导率几乎是Si基器件的3.5倍，因此其每单位面积耗散的功率(热量)也就更多。尽管封装在持续运行期间会是一个限制因素，但SiC带来较大的裕量优势，有助于设计实现易受瞬态热事件影响的应用。此外，耐高温性能意味着SiC二极管具有更高的耐用性和可靠性，且不会出现热失控危险。

  单极性SiC二极管并没有会造成减速和降低效率的存储电荷

SiC二极管是单极性肖特基金属半导体器件，其中只有多数载流子(电子)才能传输电流。这意味着，当二极管正向偏压时，结耗尽层几乎不会存储任何电荷。相比之下，P-N结硅二极管是双极性二极管，且会存储在反向偏压期间必须去除的电荷。这会导致反向电流尖峰，因此二极管(以及任何关联的开关晶体管和缓冲器)的功率损耗更高，同时功率损耗随着开关频率的增加而增大。SiC二极管在反向偏压下会由于其固有电容放电而产生反向电流尖峰，但其峰值仍比P-N结二极管低一个数量级，这意味着二极管和相应开关晶体管的功耗都更低。

  二极管的正向压降和反向漏电流都与Si相匹配

SiC二极管的最大正向压降可与超快Si二极管相媲美，并且仍在不断改进(在更高的额定截止电压下，两者存在细微差异)。尽管是肖特基类型的二极管，但在反向偏压下，高压SiC二极管的反向漏电流和由此产生的功耗相对较低，类似于同等电压和电流级别的超快Si二极管。由于SiC二极管不存在反向电荷恢复效应，所以SiC二极管和超快Si二极管之间由正向压降和反向漏电流变化引起的任何微小功耗差异都比降低SiC动态损耗所抵消的功耗更大

  二极管恢复电流在其工作温度范围内比较稳定，从而可以降低功耗

硅二极管的恢复电流和恢复时间随温度变化而存在巨大差异，从而加大了电路优化的难度，但SiC二极管却不存在这种变化。在一些电路中，如“硬开关”功率因素校正级，充当升压整流器的硅二极管可以控制从高电流下的正向偏压到典型单相AC输入的反向偏压(通常约为400V D母线电压)产生的损耗。SiC二极管的特性可显著提升此类应用的效率，并可简化硬件设计人员的设计考虑因素。

  二极管可并联连接，且不会出现热失控危险

SiC二极管与Si二极管相比还有一个优势，它们可以并联连接，因为其正向压降具有正温度系数(在I-V曲线的应用相关区域),这有助于纠正所有电流不均流。相比之下，当器件并联连接时，SiP-N二极管的负温度系数可能会导致热失控，需要使用明显降额或附加的有源电路，以迫使器件实现均流。

  二极管的电磁兼容性(EMI)优于Si

SiC二极管软开关特性还带来另一个优势，它可以显著降低EMI。将Si二极管用作开关整流器时，反向恢复电流的潜在快速尖峰(及其宽频谱)可能导致传导和辐射发射。这些发射会产生系统干扰(通过各种耦合路径),从而可能超过系统EMI限值。在这些频率下，由于存在这种杂散耦合，滤波可能会比较复杂。此外，设计用于衰减开关基频和低谐波频率(通常低于1MHz)的EMI滤波器通常都具备比较高的固有电容，从而会降低其在更高频率下的滤波效果。缓冲器可在快速恢复Si二极管中用于限制边沿速率以及抑制振荡，从而减少对其他器件产生的应力，降低EMI。但是，缓冲器会耗散大量能量，从而降低系统效率。

  二极管的正向恢复功率损耗低于Si

  在Si二极管中，正向恢复这种功率损耗来源往往会被忽视。从关断状态向导通状态转换期间，二极管压降会暂时增大，从而产生过冲、振铃以及与P-N结初始传导性较低相关的额外损耗。然而，SiC二极管却不存在这种效应，因此无需担心正向恢复损耗。

（备注：文章来源于网络，信息仅供参考，不代表本网站观点，如有侵权请联系删除！）

上一篇：意法半导体量产氮化镓器件：SGT120R65AL和SGT65R65AL工业级650V常关G-HEMT™晶体管

下一篇：瑞萨RA4T1及RA6T3电机控制解读

在线留言询价

相关阅读
二极管的直流电阻和交流电阻的联系和区别
行业新闻

二极管的直流电阻和交流电阻的联系和区别

　　二极管是一种常见的半导体器件，具有独特的电学性质。二极管的直流电阻和交流电阻是描述其在直流和交流电路中的特性的重要参数。本文将深入探讨二极管的直流电阻和交流电阻的联系和区别。　　1.二极管的基本原理　　二极管是由正负两种材料组成的半导体器件，具有正向导通和反向截止的特性。在正向偏置下，二极管会导通并具有很小的电阻;而在反向偏置下，二极管则处于高电阻状态。　　直流电阻　　二极管的直流电阻是指在稳定的直流工作条件下，通过二极管的电流与电压之比。直流电阻通常通过斜率差值法或微分法计算，在直流电路中对二极管的导通特性和功耗起着关键作用。　　交流电阻　　二极管的交流电阻是指在交流信号下，通过二极管的交流电流与电压之比。由于二极管的非线性特性，其交流电阻取决于交流信号的频率和幅值，对于高频应用尤为重要。　　2.联系和区别　　联系　　共同点：二极管的直流电阻和交流电阻都反映了二极管在电路中的阻抗特性，对于电路设计和分析至关重要。　　受温度影响：直流电阻和交流电阻都会受到温度变化的影响，二极管的电阻值随温度升高而减小。　　区别　　工作原理不同：直流电阻描述了二极管在直流电路中的电阻特性，主要考虑静态工作状态下的电阻值;而交流电阻则更多地考虑了动态工作状态下的电阻变化。　　频率响应不同：交流电阻随着交流信号频率的变化而变化，呈现出非线性特性;而直流电阻相对稳定，不受频率影响。　　应用环境：直流电阻通常用于静态电路分析和设计，交流电阻则更多地涉及到动态信号处理和高频电路设计。　　3.应用举例　　在整流电路中，直流二极管的低直流电阻能够有效地保证整流效果;　　在调制解调器中，交流二极管的快速响应和低交流电阻有助于信号调制和解调。　　二极管的直流电阻和交流电阻是描述其在直流和交流电路中特性的重要参数。通过深入理解二极管在不同工作条件下的电阻特性，可以更好地设计和优化电子电路，提高系统性能和稳定性。
2024-11-04 15:17 阅读量：247
LED发光二极管工作原理及检测方法
行业新闻

LED发光二极管工作原理及检测方法

　　LED(Light-Emitting Diode，发光二极管)是一种常见的半导体器件，被广泛用于指示灯、显示屏、照明和通信等领域。　　1.LED的工作原理　　LED是一种电子器件，其工作基于半导体材料在注入载流子时产生光电子效应。以下是LED的工作原理简要概述：　　PN结：LED是由N型半导体和P型半导体构成的PN结构。当在PN结上加正向电压时，电子从N区向P区扩散，而空穴从P区向N区扩散。　　载流子复合：当电子与空穴相遇时，它们发生复合并释放出能量，这些能量被转化为光子。这个过程称为辐射复合。　　发光：光子在晶体中传播，并在PN结附近释放出可见光。根据半导体材料的不同，LED可以发出不同颜色的光。　　选择材料：选择不同的半导体材料可以实现不同波长的发光，例如氮化镓(GaN)可实现蓝光LED。　　2.LED的检测方法　　LED的性能评估和质量控制需要准确且可靠的检测方法。以下是几种常见的LED检测方法：　　1. 外观检测：是最简单和直观的LED检测方法。通过肉眼观察LED的表面是否平整、颜色是否均匀等来判断LED的品质。　　2. 光电参数测试：使用光电参数测试仪器，例如光强计和色温计，来测量LED的亮度、色温、色坐标等参数，以确保LED的光学性能符合要求。　　3. 电性能测试：使用万用表或特定的LED测试仪器，检测LED的电流、电压、功率等电性能参数，以确保LED在正常工作范围内。　　4. 热耦合测试：LED的发光效率会受到温度的影响，因此进行热耦合测试，即在不同温度下测试LED的光电参数，有助于评估LED在不同环境下的性能稳定性。　　5. 寿命测试：对LED进行寿命测试，模拟LED在长期使用中可能遇到的工作条件，以确定LED的使用寿命和稳定性。　　6. 波长测试：使用光谱分析仪或波长测试仪器，测量LED发出的光的波长，以确保LED的色彩准确性和一致性。　　LED作为一种高效、环保的照明和显示技术，在各种领域得到广泛应用。了解LED的工作原理和有效的检测方法，有助于确保LED产品的质量和性能，在工程设计和制造过程中发挥重要作用。
2024-07-04 10:03 阅读量：400
肖特基二极管和整流二极管的区别
行业新闻

肖特基二极管和整流二极管的区别

　　二极管是一种最简单的半导体器件，用于控制电流的流动方向。肖特基二极管和整流二极管是两种常见的二极管类型，它们在结构、工作原理和应用方面有着明显的区别。　　1. 肖特基二极管　　1.1 结构：金属-半导体结构：肖特基二极管由金属和半导体材料组成，其中金属为阴极部分，半导体为阳极部分。　　1.2 工作原理：低势垒：肖特基二极管具有较低的势垒高度，因此在导通时会产生较少的热量。　　1.3 特点　　快速开关速度：响应时间短，适合高频应用。　　低电压降：较低的正向电压降使其功耗更低。　　1.4 应用　　频率调制器：通信设备中用于频率调制。　　功率电子器件：高效能源转换器中常用。　　2. 整流二极管(Rectifier Diode)　　2.1 结构：P-N结构：整流二极管由P型半导体和N型半导体组成。　　2.2 工作原理：正向/反向特性：整流二极管在正向偏置时导通，反向偏置时截止。　　2.3 特点　　较大的耐压能力：相比肖特基二极管，整流二极管通常具有更高的反向击穿电压。　　较慢的反应速度：与肖特基二极管相比，整流二极管的开关速度较慢。　　2.4 应用　　整流器：在电路中用于将交流信号转换为直流信号。　　电源供应：电源转换器中广泛应用。　　3. 区别对比　　3.1 功能差异　　肖特基二极管适用于高频应用，具有快速开关速度和低电压降的特点。　　整流二极管主要用于电路整流，具有较慢的反应速度但较大的耐压能力。　　3.2 结构差异　　肖特基二极管采用金属-半导体结构，势垒低。　　整流二极管采用P-N结构，用于整流和电源转换。　　3.3 应用范围　　肖特基二极管常用于频率调制器和功率电子器件中。　　整流二极管广泛应用于整流电路和电源供应中。
2024-05-22 10:24 阅读量：595
肖特基二极管和普通二极管的区别
行业新闻

肖特基二极管和普通二极管的区别

　　肖特基二极管和普通二极管是电子元件中常见的两种二极管，具有各自独特的特性和应用场景。本文将对肖特基二极管和普通二极管进行详细比较，从结构、工作原理、特性以及应用等方面来探讨它们之间的差异。　　1. 结构与材料　　普通二极管：　　普通二极管是由P型半导体和N型半导体组成的二极管结构。　　最常见的普通二极管使用硅(Si)或锗(Ge)这样的半导体材料制造。　　普通二极管的PN结构使得当施加正向偏置时，载流子得以注入并导通;反向偏置时，形成耗尽层而截止导通。　　肖特基二极管：　　肖特基二极管由金属与半导体接触而成，没有PN结构。　　金属与半导体之间的界面形成了肖特基势垒，具有更快的开关速度和低的前向电压降。　　典型的肖特基二极管使用金属如铝或钛与半导体材料如硅或碳化硅接触制造。　　2. 工作原理与特性　　普通二极管：　　普通二极管在正向偏置下，电子从N区域进入P区域，空穴从P区域进入N区域，导致电流流动。　　反向偏置时，普通二极管会出现倒向击穿现象，电流流过但会受到限制。　　普通二极管的导通特性取决于PN结的电压降和导电能力。　　肖特基二极管：　　肖特基二极管采用金属-半导体接触，其势垒高，具有更低的正向压降和更快的开关速度。　　正向电压下，肖特基二极管具有较低的开启电压(约0.15V至0.45V)，适用于高频应用和低功耗设计。　　肖特基二极管的迁移时间短，响应速度快，适合作为高速开关和整流器使用。　　3. 应用领域　　普通二极管的应用领域：　　整流和保护：普通二极管在整流电路中常用于将交流信号转换为直流信号，同时在电路中承担过载和反向电压保护的任务。　　信号检测：普通二极管可用于检测信号强度、变化或幅度，常见于无线通信、音频设备和传感器电路中。　　电源管理：在各种电源管理电路中，普通二极管被广泛应用于稳压器、开关电源等部分，以确保电源输出的稳定性和可靠性。　　逻辑门电路：普通二极管在数字电路中作为逻辑门元件的构建模块，用于实现逻辑运算和信号处理。　　肖特基二极管的应用领域：　　高频电路：由于肖特基二极管具有快速开关特性和低正向压降，适用于高频电路中，如射频调谐器、混频器等。　　开关电源：肖特基二极管能够迅速响应并有效控制开关信号，常用于开关电源的整流和控制环节，提高效率和减小功耗。　　RFID标签：肖特基二极管在射频识别(RFID)标签中扮演重要角色，用于数据存储和调制解调过程。　　太阳能电池：肖特基二极管可以减小光伏系统中的功率损失，提高太阳能电池组件的效率和性能。　　功率因素校正器：在电力系统中，肖特基二极管可用于调整负载的功率因数，改善电网稳定性和效率。　　4. 优缺点比较　　普通二极管：　　优点：　　成本低，制造工艺成熟。　　在一般的整流和保护电路中表现稳定可靠。　　缺点：　　正向压降比较高，功耗较大。　　开关速度较慢，适用于低频应用。　　肖特基二极管：　　优点：　　低正向压降，功耗小。　　高速开关，响应迅速。　　适合高频、高速应用。　　缺点：　　成本相对较高。　　肖特基二极管的反向漏电流较大，不适合在高温环境下长时间使用。　　普通二极管具有成本低、制造工艺成熟等优势，在一般的整流和保护电路中被广泛应用;而肖特基二极管则以低正向压降、高速开关等特点而在高频、高速电路中大显身手。在选择二极管时，需根据具体应用需求来决定选用普通二极管还是肖特基二极管，以实现最佳性能和效果。
2024-05-22 10:22 阅读量：567
热门分类
盒子，外壳，机架 电缆，电线 电路保护 连接器，互连器件 开发套件 机电产品 嵌入式解决方案 风扇，热管理 光电元件 其它 无源元件 电源 半导体 传感器，变送器 测试与测量
  • 一周热料
  • 紧缺物料秒杀
型号 品牌 询价
BD71847AMWV-E2 ROHM Semiconductor
TL431ACLPR Texas Instruments
CDZVT2R20B ROHM Semiconductor
RB751G-40T2R ROHM Semiconductor
MC33074DR2G onsemi
型号 品牌 抢购
TPS63050YFFR Texas Instruments
STM32F429IGT6 STMicroelectronics
BU33JA2MNVX-CTL ROHM Semiconductor
IPZ40N04S5L4R8ATMA1 Infineon Technologies
ESR03EZPJ151 ROHM Semiconductor
BP3621 ROHM Semiconductor
热门标签
ROHM
Aavid
Averlogic
开发板
SUSUMU
NXP
PCB
传感器
半导体
原厂授权品牌
更多授权品牌>>
资讯排行榜
  • 周排行榜
  • 月排行榜

相关百科
矽二极管 二极管封装 反向二极管 阻尼二极管 瞬态电压抑制二极管 快速恢复整流二极管 二极管激光器 高速开关二极管 混频二极管 信号二极管 微波二极管 电子二极管 齐纳二极管 ESD保护二极管 晶体二极管 TVS二极管 紫外发光二极管 4位数码管 雪崩二极管 开关二极管 变容二极管 激光二极管 瞬态抑制二极管 整流二极管 稳压二极管 肖特基二极管 发光二极管 PIN二极管 光电二极管 功率二极管 二极管 光电二极管
关于我们
AMEYA360微信服务号 AMEYA360微信服务号
AMEYA360商城(www.ameya360.com)上线于2011年，现 有超过3500家优质供应商，收录600万种产品型号数据，100 多万种元器件库存可供选购，产品覆盖MCU+存储器+电源芯 片+IGBT+MOS管+运放+射频蓝牙+传感器+电阻电容电感+ 连接器等多个领域,平台主营业务涵盖电子元器件现货销售、 BOM配单及提供产品配套资料等，为广大客户提供一站式购 销服务。