【经验】罗姆SiC-SBD(SiC肖特基势垒二极管)替代Si-PND/Si-FRD的使用优势
本文描述了ROHM推出的SiC-SBD其特性、与Si二极管的比较、及当前可供应的产品,并探讨SiC-SBD的优势。ROHM的SiC-SBD已经发展到第3代。第3代产品的抗浪涌电流特性与漏电流特性得到改善,并进一步降低了第2代达成的低VF。
SiC-SBD、SiーSBD、Si-PND的特征
SiC-SBD为形成肖特基势垒,将半导体SiC与金属相接合(肖特基结)。结构与Si肖特基势垒二极管基本相同,仅电子移动、电流流动。而Si-PND采用P型硅和N型硅的接合结构,电流通过电子与空穴(孔)流动。
SiC-SBD和Si-SBD均具有高速性的特征,SiC-SBD不仅拥有优异的高速性且实现了高耐压。Si-SBD的耐压极限为200V,而SiC具有硅10倍的击穿场强,故ROHM已经开始量产1200V的产品,同时在推进1700V耐压的产品。
Si-PND通过在n-层积蓄少数载流子空穴而使电阻值下降,因此可同时实现远远超过Si-SBD的高耐压与低电阻,但关断速度较慢。尽管FRD是Si-PND中提高了速度的产品,但其trr特性等劣于SBD。
右上图表示Si-SBD、Si-PND/FRD与SiC-SBD耐压的覆盖范围。可以看出SiC-SBD基本覆盖了Si-PND/FRD的耐压范围,因此可改善这个范围的Si-PND/FRD的trr。
SiC-SBD的trr
通过与Si-FRD的比较介绍过Si-SBD具有优异的trr特性,而且几乎没有温度及电流依赖性。
SiC-SBD的正向特性
Si-SBD的正向特性与Si-PND不同。这取决于物理特性和结构。尤其是温度特性,Si-FRD随着温度升高VF下降,传导损耗减少,但IF反而増加,从而可能陷入热失控状态。
而SiC-SBD随着温度升高,VF变高,不会热失控。但是VF上升,因此IFSM比Si-FRD低。
SiC-SBD的优势
从SiC-SBD的这些特征可以看出,替代Si-PND/FRD的优势是得益于SiC-SBD的“高速性”。
1.trr高速,因此可大幅降低恢复损耗,实现高效率
2.同样的原因,反向电流小,因此噪声小,
可减少噪声/浪涌对策元器件,实现小型化
3.高频工作,可实现电感等外围元器件的小型化
以下是具体案例(PFC电路)和示意图。
由于其温度稳定性非常优异等优势,还支持车载级应用,实际上已经在HV/EV/PHV的板上充电电路中采用并发挥着SiC-SBD的优势。
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ROHM(罗姆) SiC(碳化硅)肖特基二极管选型指南(中文)
描述- SiC肖特基势垒二极管(SiC SBD)具有很小的总电荷(Qc),低开关损耗且高速开关工作。因此,它被广泛用于电源的PFC电路中。此外,与硅基快恢复二极管的trr(反向恢复时间)会随温度的升高而增加不同,碳化硅(SiC)器件可保持恒定的特性,从而改善了电路性能。制造商能够减小工业设备和消费类电子产品的尺寸,非常适合在功率因数校正电路和逆变器中使用。
型号- SCS208AG,SCS206AJ,SCS208AJHR,SCS220KE2,SCS206AG,SCS306AM,SCS304AM,SCS308AJ,SCS205KG,SCS220AE2,SCS308AM,SCS315AG,SCS220KG,SCS315AJ,SCS230KE2,SCS230AE2,SCS220KE2HR,SCS212AJ,SCS210AG,SCS212AG,SCS315AM,SCS210AJ,SCS210KE2HR,SCS320AM,SCS215KG,SCS210KE2,SCS220AE2HR,SCS320AJ,SCS215AJHR,SCS320AG,SCS240KE2HR,SCS240AE2HR,SCS220AJHR,SCS220AJ,SCS212AJHR,SCS220AG,SCS310AM,SCS312AJ,SCS310AJ,SCS312AM,SCS312AG,SCS310AG,SCS215AJ,SCS240KE2,SCS215AG,SCS230KE2HR,SCS240AE2,SCS230AE2HR,SCS304AG,SCS210AJHR,SCS308AG,SCS306AJ,SCS306AG,SCS210KG,SCS304AJ,SCS206AJHR,SCS208AJ
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内置SiC-SBD的SiC-MOSFET产品规格表中记载的二极管规格是体二极管的还是SiC-SBD的?
连接于内部,不能从外部分离出特性。 但是SiC-SBD的VF小,通常使用范围内只在SiC-SBD流过正向电流,因此If-Vf特性、反向恢复特性基本上是SiC-SBD的特性。
ROHM SiC肖特基势垒二极管(SiC-SBD)发展历程及主流产品
ROHM的SiC-SBD目前第2代是主流产品,保持了与以往产品同等的漏电流和trr性能,同时将VF降低了约0.15V。第3代致力于提高抗浪涌电流特性并改善漏电流性能,采用了JBS结构,成功地进一步改善了第2代实现的低VF特性。与第2代产品相比,第3代产品在高温时的VF-IF曲线坡度陡峭,相对同一IF,VF较低,已经得到改善。
ROHM SiC-SBD的技术规格书中没有反向恢复损耗Err项目,怎样估算比较好?
SBD由于没有载流子积蓄效应而没有反向恢复现象。但是具有寄生电容,因此以充放电的形式产生开关损耗。例如,使SCS240AE2C以250kHz400V工作时,估算如下:fQV = 250kHz x (31nC x 2) x 400V = 6.2W电流无关。
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