Hay 8 razones por las que los diodos de carburo de silicio son mejores que los diodos de silicio

1--A la misma tensión nominal, los diodos de SiC ocupan menos espacio que los de Si

La fuerza de campo de ruptura dieléctrica de SiC es aproximadamente 10 veces mayor que la de los dispositivos basados ​​en silicio y, a un voltaje de corte dado, la capa de deriva de SiC es más delgada y la concentración de dopaje es mayor que la de los dispositivos basados ​​en silicio. por lo que la resistividad de SiC es menor y la conductividad es mejor.Esto significa que, a la misma tensión nominal, el chip de SiC es más pequeño que su equivalente de silicio.Un beneficio adicional de usar un chip más pequeño es que la capacitancia inherente y la carga asociada del dispositivo son más bajas para una corriente y voltaje nominal dados.Combinado con la mayor velocidad de saturación de electrones de SiC, esto permite velocidades de conmutación más rápidas y menores pérdidas que los dispositivos basados ​​en Si.

2--los diodos iC tienen un mejor rendimiento de disipación de calor

La conductividad térmica del SiC es casi 3,5 veces mayor que la de los dispositivos basados ​​en Si, por lo que disipa más energía (calor) por unidad de área.Si bien el empaque puede ser un factor limitante durante la operación continua, SiC ofrece una gran ventaja de margen y ayuda a diseñar aplicaciones que son vulnerables a eventos térmicos transitorios.Además, la resistencia a altas temperaturas significa que los diodos de SiC tienen mayor durabilidad y confiabilidad sin riesgo de fuga térmica.

3--Los diodos SiC unipolares no tienen una carga almacenada que ralentice y reduzca la eficiencia

Los diodos SiC son dispositivos semiconductores Schott unipolares en los que solo la mayoría de los portadores de carga (electrones) pueden transportar corriente.Esto significa que cuando el diodo tiene polarización directa, la capa de empobrecimiento de la unión casi no almacena carga.Por el contrario, los diodos de silicio de unión PN son diodos bipolares y almacenan cargas que deben eliminarse durante la polarización inversa.Esto da como resultado un pico de corriente inversa, por lo que el diodo (y cualquier transistor de conmutación y búfer asociados) tienen una mayor pérdida de potencia, mientras que la pérdida de potencia aumenta con la frecuencia de conmutación.Los diodos SiC producen picos de corriente inversa con polarización inversa debido a su descarga capacitiva inherente, pero sus picos siguen siendo un orden de magnitud más bajos que los diodos de unión PN, lo que significa un menor consumo de energía tanto para el diodo como para el transistor de conmutación correspondiente.

4--La caída de voltaje directo y la corriente de fuga inversa de los diodos SiC coinciden con los de Si

La caída de tensión directa máxima de los diodos de SiC es comparable a la de los diodos de Si ultrarrápidos y aún está mejorando (hay una ligera diferencia en clasificaciones de tensión de corte más altas).A pesar de ser un diodo de tipo Schottky, la corriente de fuga inversa y el consumo de energía resultante de los diodos de SiC de alto voltaje son relativamente bajos con polarización inversa, similar a los diodos de Si ultrafinos con los mismos niveles de voltaje y corriente.Dado que el diodo de SiC no tiene el efecto de recuperación de carga inversa, cualquier pequeña diferencia de potencia entre el diodo de SiC y el diodo de Si ultrafino debido a la caída de tensión directa y los cambios de corriente de fuga inversa se compensa con creces por la reducción de la pérdida dinámica de SiC.

5--La corriente de recuperación del diodo SiC es relativamente estable en su rango de temperatura de funcionamiento, lo que puede reducir el consumo de energía

La corriente de recuperación y el tiempo de recuperación de los diodos de silicio varían mucho con la temperatura, lo que aumenta la dificultad de optimización del circuito, pero este cambio no existe en los diodos de SiC.En algunos circuitos, como la etapa de corrección del factor de potencia de "interruptor duro", un diodo de silicio que actúa como un rectificador elevador puede controlar la pérdida de la polarización directa a alta corriente a la polarización inversa de una entrada de CA monofásica típica (generalmente alrededor de tensión de bus 400V D).Las características de los diodos de SiC pueden mejorar significativamente la eficiencia de dichas aplicaciones y simplificar las consideraciones de diseño para los diseñadores de hardware.

6--Los diodos SiC se pueden conectar en paralelo sin riesgo de fuga térmica

Los diodos de SiC también tienen la ventaja sobre los diodos de Si de que pueden conectarse en paralelo porque su caída de tensión directa tiene un coeficiente de temperatura positivo (en la región relevante de la aplicación de la curva IV), lo que ayuda a corregir todos los flujos irregulares de corriente.Por el contrario, cuando los dispositivos se conectan en paralelo, el coeficiente de temperatura negativo del diodo SiP-N puede provocar una fuga térmica, lo que requiere el uso de una reducción significativa o circuitos activos adicionales para obligar al dispositivo a lograr la ecualización de corriente.

7--La compatibilidad electromagnética (EMI) de los diodos SiC es mejor que la de Si

Otra ventaja de la función de conmutación suave del diodo SiC es que puede reducir significativamente la EMI.Cuando los diodos de Si se utilizan como rectificadores de conmutación, los picos potencialmente rápidos en las corrientes de recuperación inversa (y su amplio espectro) pueden provocar emisión de conducción y radiación.Estas emisiones crean interferencias en el sistema (a través de varias rutas de acoplamiento) que pueden exceder los límites de EMI del sistema.A estas frecuencias, el filtrado puede ser complicado debido a este acoplamiento espurio.Además, los filtros EMI diseñados para atenuar las frecuencias fundamentales de conmutación y las frecuencias armónicas bajas (generalmente por debajo de 1 MHz) suelen tener una capacitancia inherente relativamente alta, lo que reduce su efecto de filtrado a frecuencias más altas.Los búferes se pueden usar en diodos de Si de recuperación rápida para limitar las tasas de borde y suprimir las oscilaciones, lo que reduce el estrés en otros dispositivos y reduce la EMI.Sin embargo, el amortiguador disipa mucha energía, lo que reduce la eficiencia del sistema.

8--La pérdida de potencia de recuperación directa del diodo SiC es menor que la del Si

En los diodos de Si, la fuente de pérdida de potencia de la recuperación directa a menudo se pasa por alto.Durante la transición del estado encendido desde el estado apagado, la caída de voltaje del diodo aumenta temporalmente, lo que da como resultado sobreimpulso, repiqueteo y pérdidas adicionales asociadas con la conductividad de la unión PN inicial más baja.Sin embargo, los diodos de SiC no tienen este efecto, por lo que no hay necesidad de preocuparse por las pérdidas de recuperación directa.