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SiC功率器件篇之SiC SBD

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1. 器件結構和特征


SiC能夠以高頻器件結構的SBD(肖特基勢壘二極管)結構得到600V以上的高耐壓二極管(Si的SBD最高耐壓為200V左右)。
因此,如果用SiC-SBD替換現(xiàn)在主流產品快速PN結二極管(FRD:快速恢復二極管),能夠明顯減少恢復損耗。

有利于電源的高效率化,并且通過高頻驅動實現(xiàn)電感等無源器件的小型化,而且可以降噪。廣泛應用于空調、電源、光伏發(fā)電系統(tǒng)中的功率調節(jié)器、電動汽車的快速充電器等的功率因數(shù)校正電路(PFC電路)和整流橋電路中。

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2. SiC-SBD的正向特性


SiC-SBD的開啟電壓與Si-FRD相同,小于1V。
開啟電壓由肖特基勢壘的勢壘高度決定,通常如果將勢壘高度設計得低,開啟電壓也可以做得低一些,但是這也將導致反向偏壓時的漏電流增大。

ROHM的第二代SBD通過改進制造工藝,成功地使漏電流和恢復性能保持與舊產品相等,而開啟電壓降低了約0.15V。

SiC-SBD的溫度依存性與Si-FRD不同,溫度越高,它的導通阻抗就會增加,從而VF值也增加。

不易發(fā)生熱失控,所以可以放心地并聯(lián)使用。

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3. SiC-SBD的恢復特性


Si的快速PN結二極管(FRD:快速恢復二極管)在從正向切換到反向的瞬間會產生極大的瞬態(tài)電流,在此期間轉移為反向偏壓狀態(tài),從而產生很大的損耗。
這是因為正向通電時積聚在漂移層內的少數(shù)載流子不斷地進行電傳導直到消亡(該時間也稱為積聚時間)。

正向電流越大,或者溫度越高,恢復時間和恢復電流就越大,從而損耗也越大。

與此相反,SiC-SBD是不使用少數(shù)載流子進行電傳導的多數(shù)載流子器件(單極性器件),因此原理上不會發(fā)生少數(shù)載流子積聚的現(xiàn)象。由于只產生使結電容放電程度的小電流,所以與Si-FRD相比,能夠明顯地減少損耗。

而且,該瞬態(tài)電流基本上不隨溫度和正向電流而變化,所以不管何種環(huán)境下,都能夠穩(wěn)定地實現(xiàn)快速恢復。

另外,還可以降低由恢復電流引起的噪音,達到降噪的效果。

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