Ci sono 8 motivi per cui i diodi al carburo di silicio sono migliori dei diodi al silicio

1--Alla stessa tensione nominale, i diodi SiC occupano meno spazio del Si

L'intensità del campo di rottura dielettrica del SiC è circa 10 volte superiore a quella dei dispositivi a base di silicio e, a una data tensione di interruzione, lo strato di deriva del SiC è più sottile e la concentrazione di drogaggio è superiore a quella dei dispositivi a base di silicio, quindi la resistività del SiC è inferiore e la conducibilità è migliore.Ciò significa che, alla stessa tensione nominale, il chip SiC è più piccolo del suo equivalente in silicio.Un ulteriore vantaggio dell'utilizzo di un chip più piccolo è che la capacità intrinseca e la carica associata del dispositivo sono inferiori per una data corrente e tensione nominale.In combinazione con la maggiore velocità di saturazione degli elettroni di SiC, ciò consente velocità di commutazione più elevate e perdite inferiori rispetto ai dispositivi basati su Si.

I diodi 2-iC hanno migliori prestazioni di dissipazione del calore

La conduttività termica del SiC è quasi 3,5 volte quella dei dispositivi basati su Si, quindi dissipa più potenza (calore) per unità di superficie.Mentre l'imballaggio può essere un fattore limitante durante il funzionamento continuo, il SiC offre un ampio vantaggio di margine e aiuta a progettare applicazioni vulnerabili a eventi termici transitori.Inoltre, la resistenza alle alte temperature significa che i diodi SiC hanno una maggiore durata e affidabilità senza il rischio di fuga termica.

3--I diodi SiC unipolari non hanno una carica immagazzinata che rallenta e riduce l'efficienza

I diodi SiC sono dispositivi a semiconduttore Schott unipolari in cui solo la maggioranza dei portatori di carica (elettroni) può trasportare corrente.Ciò significa che quando il diodo è polarizzato in avanti, lo strato di esaurimento della giunzione non immagazzina quasi nessuna carica.Al contrario, i diodi al silicio a giunzione PN sono diodi bipolari e accumulano cariche che devono essere rimosse durante la polarizzazione inversa.Ciò si traduce in un picco di corrente inversa, quindi il diodo (e tutti i transistor e i buffer di commutazione associati) hanno una perdita di potenza maggiore, mentre la perdita di potenza aumenta con la frequenza di commutazione.I diodi SiC producono picchi di corrente inversa alla polarizzazione inversa a causa della loro scarica capacitiva intrinseca, ma i loro picchi sono ancora di un ordine di grandezza inferiori rispetto ai diodi a giunzione PN, il che significa un minore consumo energetico sia per il diodo che per il corrispondente transistor di commutazione.

4--La caduta di tensione diretta e la corrente di dispersione inversa dei diodi SiC corrispondono a quelle del Si

La massima caduta di tensione diretta dei diodi SiC è paragonabile a quella dei diodi Si ultraveloci e sta ancora migliorando (c'è una leggera differenza a valori di tensione di interruzione più elevati).Nonostante sia un diodo di tipo Schottky, la corrente di dispersione inversa e il conseguente consumo energetico dei diodi SiC ad alta tensione sono relativamente bassi alla polarizzazione inversa, simile ai diodi Si ultrafini agli stessi livelli di tensione e corrente.Poiché il diodo SiC non ha l'effetto di recupero della carica inversa, qualsiasi piccola differenza di potenza tra il diodo SiC e il diodo Si ultrafine dovuta alla caduta di tensione diretta e alle variazioni della corrente di dispersione inversa è più che compensata dalla riduzione della perdita dinamica SiC.

La corrente di recupero del diodo 5-SiC è relativamente stabile nel suo intervallo di temperatura operativa, il che può ridurre il consumo energetico

La corrente di recupero e il tempo di recupero dei diodi al silicio variano notevolmente con la temperatura, il che aumenta la difficoltà di ottimizzazione del circuito, ma questo cambiamento non esiste nei diodi SiC.In alcuni circuiti, come lo stadio di correzione del fattore di potenza "hard switch", un diodo al silicio che funge da raddrizzatore boost può controllare la perdita dalla polarizzazione diretta ad alta corrente alla polarizzazione inversa di un tipico ingresso CA monofase (di solito circa tensione bus 400V D).Le caratteristiche dei diodi SiC possono migliorare significativamente l'efficienza di tali applicazioni e semplificare le considerazioni di progettazione per i progettisti hardware.

6--I diodi SiC possono essere collegati in parallelo senza il rischio di fuga termica

I diodi SiC hanno anche il vantaggio rispetto ai diodi Si che possono essere collegati in parallelo perché la loro caduta di tensione diretta ha un coefficiente di temperatura positivo (nella regione rilevante per l'applicazione della curva IV), che aiuta a correggere tutti i flussi irregolari di corrente.Al contrario, quando i dispositivi sono collegati in parallelo, il coefficiente di temperatura negativo del diodo SiP-N può portare a una fuga termica, richiedendo l'uso di un declassamento significativo o di circuiti attivi aggiuntivi per forzare il dispositivo a raggiungere l'equalizzazione di corrente.

7--La compatibilità elettromagnetica (EMI) dei diodi SiC è migliore di quella del Si

Un altro vantaggio della funzione di commutazione graduale del diodo SiC è che può ridurre significativamente l'EMI.Quando i diodi Si vengono utilizzati come raddrizzatori di commutazione, i picchi potenzialmente rapidi nelle correnti di recupero inverso (e il loro ampio spettro) possono portare alla conduzione e all'emissione di radiazioni.Queste emissioni creano interferenze nel sistema (attraverso vari percorsi di accoppiamento) che possono superare i limiti EMI del sistema.A queste frequenze, il filtraggio può essere complicato a causa di questo accoppiamento spurio.Inoltre, i filtri EMI progettati per attenuare le frequenze fondamentali di commutazione e le basse frequenze armoniche (solitamente inferiori a 1 MHz) hanno tipicamente una capacità intrinseca relativamente alta, che riduce il loro effetto di filtraggio alle frequenze più alte.I buffer possono essere utilizzati nei diodi Si a ripristino rapido per limitare le velocità dei fronti e sopprimere le oscillazioni, riducendo così lo stress su altri dispositivi e riducendo l'EMI.Tuttavia, il buffer dissipa molta energia, il che riduce l'efficienza del sistema.

8--La perdita di potenza di recupero in avanti del diodo SiC è inferiore a quella del Si

Nei diodi Si, la fonte di perdita di potenza del recupero diretto è spesso trascurata.Durante la transizione dallo stato acceso allo stato spento, la caduta di tensione del diodo aumenta temporaneamente, determinando overshoot, oscillazioni e perdite aggiuntive associate alla minore conduttività iniziale della giunzione PN.Tuttavia, i diodi SiC non hanno questo effetto, quindi non è necessario preoccuparsi delle perdite di recupero in avanti.