Silīcija karbīda Šotkija diode

Silīcija karbīda Šotkija diodes (SCSD) ir plašas joslas spraugas pusvadītāju ierīces, ko plaši izmanto energoelektronikā. SCSD nodrošina augstāku veiktspēju un lielāku energoefektivitāti salīdzinājumā ar parastajām silīcija ierīcēm, un to kopējā enerģijas pārveidošanas efektivitāte ir labāka nekā to silīcija analogiem.

Galaxy Microelectronics 650 V un 1200 V SiC Šotkija diodes ir ideāli piemērotas lietojumiem ar cietu pārslēgšanos, piedāvājot zemāku tiešā sprieguma kritumu un ātrāku atkopšanos nekā silīcija modeļi.

Augsts izjaukšanas spriegums

Silīcija karbīda (SiC) Šotkija diodes ir platjoslas pusvadītāju ierīces, ko izmanto energoelektronikā. To pielietojums cita starpā ietver elektriskos un hibrīdautomobiļus, saules baterijas, radiofrekvenču detektorus un taisngriežu shēmas. To galvenās īpašības ir augsts caursprieguma spriegums, zems tiešā sprieguma kritums un ātrs atjaunošanās laiks; to darbība augstā temperatūrā ļauj arī palielināt pārslēgšanās ātrumu, kas palīdz samazināt enerģijas zudumus un palielināt efektivitāti.

SiC Šotkija barjeras diodes sastāv no metāla kontaktiem, kas izgatavoti no platīna (Pt) vai titāna (Ti), piestiprināti pie n-veida SiC pusvadītāja materiāla un savienoti ar metāla vadiem - parasti no platīna (Pt) vai titāna (Ti). Metāla kontakti veido efektīvu Šotkija barjeru, ierobežojot strāvas plūsmu tikai vienā virzienā; tas ļauj caur tiem plūst lielai strāvas plūsmai, neradot zudumus - ideāli piemērots augstas efektivitātes/jaudas efektīvām ierīcēm.

SiC Šotkija diodēm kā platjoslas pusvadītājiem ir lielāki sadalīšanās elektriskie lauki nekā to silīcija (Si) analogiem, tāpēc tās ir piemērotas lietojumiem, kam nepieciešama liela jauda un frekvence, piemēram, elektrisko transportlīdzekļu piedziņām, fotovoltaikas invertoriem un barošanas avotiem. Turklāt SiC diodes var lepoties gan ar lielākiem sadalīšanās elektriskajiem laukiem, gan mazāku ieslēgtā stāvokļa pretestību, salīdzinot ar to analogiem, kuru pamatā ir Si.

Wolfspeed visaptverošās ražošanas iespējas ļauj mums izgatavot SiC diodes, kas nodrošina izcilu veiktspēju un ir gatavas integrēšanai energoelektronikas projektos. Mūsu piedāvātais strāvas nominālvērtību, sprieguma nominālvērtību un iepakošanas iespēju klāsts ļauj mums ražot diodes, kas īpaši pielāgotas katram lietojumam.

Zems priekšējā sprieguma kritums

Viena no lielākajām silīcija karbīda šotkija diodes priekšrocībām ir tās spēja nodrošināt zemāku tiešā sprieguma kritumu nekā tradicionālās silīcija konstrukcijas, kā rezultātā tiek izšķiests mazāk enerģijas siltuma veidā. Turklāt šī īpašība nodrošina augstākas frekvences, kas uzlabo veiktspēju un efektivitāti.

Silīcija karbīda diodes ir iespējamas, pateicoties tam, ka tās ir "vairākuma nesēju" pusvadītāju ierīces, kas nozīmē, ka normālā režīmā tikai n-tipa elektroni brīvi pārvietojas pāri to savienojumam un savieno metāla kontaktu. Tomēr, ja tie ir reversā novirzienā, arī p tipa elektroniem ir piekļuve strāvas plūsmai, un tas ļauj ātrāk pārtraukt strāvas plūsmu nekā tradicionālajos p-n savienojuma taisngrieža taisngrieža taisngrieža taisngrieža taisngriežos.

Silīcija karbīda šotaki ar lielu pārslēgšanās ātrumu var ievērojami samazināt enerģijas zudumus elektronisko shēmu projektēšanā. Turklāt to mazāki magnētiskie un pasīvie komponenti ļauj projektētājiem samazināt kopējo izmēru, kā arī galīgo elektronisko sistēmu ražošanas izmaksas.

Silīcija karbīda šotiņiem ir papildu priekšrocība, jo tie nodrošina ārkārtīgi zemu noplūdes strāvas līmeni, pateicoties īpaši zemai pretestībai un lielākam sadalīšanās spriegumam. Tādējādi noplūdes strāvas līmenis ir ievērojami samazināts, salīdzinot ar tradicionālajām silīcija šokolādes diodēm, palīdzot samazināt elektronisko konstrukciju izmēru, vienlaikus uzlabojot efektivitāti.

Silīcija karbīda šotkija diodes nodrošina ievērojami augstāku maksimālo aizsardzību pret reverso spriegumu nekā to silīcija analogi; dažos gadījumos līdz pat vienam kilovoltam vai vairāk atkarībā no konkrētās diodes. Nexperia SiC piedāvā hibrīdddiodes konstrukciju, ko sauc par "apvienoto PiN Schottky", kurā paralēli ir iebūvētas gan silīcija karbīda schottky, gan standarta P-N diodes, lai nodrošinātu papildu aizsardzību pret pārsprieguma spriegumu.

Ātrs atgūšanas laiks

Silīcija karbīda šotkija diodes var apturēt strāvas plūsmu daudz ātrāk nekā to silīcija analogi, pateicoties dažiem netriviāliem kvantu fizikas principiem. Ja Šotkija diode ir pretēji novirzīta, tā darbojas līdzīgi kā vienvirziena vārsts: kad elektroni plūst atpakaļ caur tās vadītspējas joslu un tiek strauji iepludināti atpakaļ tajā un atkal atbrīvoti brīvai plūsmai, praktiski uzreiz apstādinot strāvu. Tas ievērojami kontrastē ar standarta diodēs notiekošo nejaušo rekombināciju starp n un p nesējiem, kas notiek laika gaitā, salīdzinot ar lēno nejaušo rekombināciju starp n un p tipa nesējiem standarta diodēs, kas ilgst daudz ilgāk.

Ātrs atjaunošanās laiks padara šo ierīci piemērotu lietojumiem, kur nepieciešama ātrdarbīga pārslēgšanās, un samazina slodzi uz citiem ķēdes komponentiem. Turklāt tās ātrais atjaunošanās laiks ļauj samazināt kopējo ierīces izmēru, vienlaikus nodrošinot lielāku jaudas pārvadi katrā iepakojumā.

WeEn piedāvā iespaidīgu standarta un pielāgotu silīcija karbīda Šotkija diodēm D2PAK, TO-247 un izolētajos TO-220AB/AC iepakojumos, piedāvājot nepārspējamu reversā sprieguma kritumu, tiešās strāvas spēju un temperatūras koeficientu līdz pat 1200 V. Turklāt MPS (apvienotās PN Schottky) konstrukcijās tiek izmantota to dabiskā izturība, lai nodrošinātu zemāku noplūdes strāvas līmeni un uzlabotu pārsprieguma spējas.

WeEn rūpējas par kvalitāti un uzticamību, par ko liecina mūsu stingrās produktu testēšanas procedūras. Piemēram, visas SiC diodes tiek pakļautas 100% statisko parametru testēšanai, kā arī pārsprieguma strāvas izturības testēšanai un lavīnas spējas novērtēšanai, lai garantētu, ka mūsu klienti saņem maksimālu veiktspēju no saviem diodēm.

Zema noplūdes strāva

Silīcija karbīda Šotkija diodēm ir zema noplūdes strāva pat tad, ja tās ir apgriezti novirzītas. Tas ļauj mazākām diodēm nodrošināt lielākus izejas rādītājus, vienlaikus samazinot shēmas plates izmērus un svaru.

Zema noplūdes strāva ir ļoti svarīga arī tad, ja tos izmanto lietojumos, kur nepieciešams liels pārslēgšanās ātrums, piemēram, buck boost pārveidotājos vai citos komutējamos barošanas avotos. Šajā gadījumā diodēm ir ātri jāieslēdzas un jāizslēdzas, nezaudējot enerģiju komutācijas ciklu laikā, tāpēc šīs ierīces ir ideāli piemērotas ātrgaitas komutācijas lietojumiem, piemēram, komutācijas barošanas avotos.

SiC šotkija diodēm ir šauras izsmelšanas zonas, kas mazina parazītiskos efektus, piemēram, zvanu un citus kapacitatīvos trokšņus, tāpēc tās ir īpaši piemērotas izmantošanai RF jaudas lietojumos.

SiC diodes tiek veidotas, izmantojot epitaksiskās augšanas un vafeļu savienošanas metodes, sākot ar plānu metāla slāni, kas savienots ar N tipa leģēto pusvadītāju (M-S savienojums), pirms šo slāņu apvienošanas, veidojot Šotkija barjeru, kas dod šā tipa diodēm nosaukumu.

Pateicoties pusvadītāju materiālam ar plašu joslas spraugu, šīm diodēm ir daudz lielāks strāvas blīvums, salīdzinot ar standarta P-N diodēm, un tāpēc tās var apstrādāt daudz lielāku strāvu, nesamazinot energoefektivitāti salīdzinājumā ar to silīcija analogiem.

Pateicoties to plašajam darbības temperatūras diapazonam un augstsprieguma sadalīšanās spējām, šīs ierīces strauji iekaro popularitāti dažādās elektroniskās konstrukcijas lietojumprogrammās, piemēram, buck-boost pārveidotājos, saules fotoelementu inverteros, elektrisko transportlīdzekļu lādētājos un citos augstsprieguma barošanas avotos.

Tā kā platjoslas pusvadītāji darbojas augstās temperatūrās, lai nodrošinātu to stabilitāti, tiem jāveic plašas uzticamības pārbaudes. Šī testēšana ietver 100% statisko parametru testēšanu, 100% pārsprieguma strāvas izturības testēšanu (IFSM) un 100% lavīnas spējas testēšanu (UIS). Uzņēmums WeEn ir izveidojis visaptverošas kvalitātes un uzticamības kontroles sistēmas, kas ļauj mums ražot vienus no visaugstākās kvalitātes strāvas pusvadītājus, kas pašlaik ir pieejami tirgū.

Darbība augstā temperatūrā

Silīcija karbīda Šotkija diodēm ir unikāla spēja darboties augstākā temperatūrā nekā to silīcija analogiem, vienlaikus saglabājot augstu veiktspējas līmeni. Tas ir pateicoties silīcija karbīdam piemītošajai izturībai, kas palīdz efektīvāk vadīt strāvu, tādējādi samazinot siltuma veidošanos ierīcē, kas citādi varētu izraisīt negaidītu pretestības palielināšanos vai termisko izsīkšanu.

SiC šotkija barjerām piemīt plaša joslas spraugas pusvadītāju raksturlielumi, kas ļauj tām nodrošināt zemāku ieslēgšanās spriegumu nekā to PN savienojuma analogiem, nodrošinot ātrāku ieslēgšanās/izslēgšanās ciklu un tādējādi palielinot komutācijas ātrumu elektroniskajās shēmās. Šī īpašība var palīdzēt samazināt enerģijas zudumus, vienlaikus ļaujot shēmās izmantot mazākus magnētiskos un pasīvos komponentus.

Silīcija karbīda šotkija diodes var lepoties ar zemāku ieslēgšanās spriegumu un tiešā sprieguma kritumu nekā to silīcija ekvivalenti, jo plaša joslas spraugas pusvadītāju materiāli nodrošina efektīvāku vadītspēju, tādējādi samazinot sprieguma kritumu pāri barjerām.

Nexperia silīcija karbīda Šotkija diodēm ar ierakto režģi ir iekšēja parazītiska p-n diode, kas novērš termisko izsīkšanu un nodrošina daudz ātrāku atjaunošanās laiku nekā parastās silīcija diodes. Šī diode darbojas kā izkliedēta balansēšanas pretestība, lai izkliedētu strāvas slodzi plašākā apgabalā un izvairītos no lokalizētiem termiskās sabrukšanas gadījumiem.

Alter Technology ir izstrādājusi hermētiski metālkeramikā iepakotu silīcija karbīda diodu līniju, kas paredzēta lietojumiem jaudas telpās, ar savienojuma temperatūru līdz -170oC/280oC un izcilu ilgtermiņa stabilitāti un reversās noplūdes raksturlielumiem šādos ekstrēmos apstākļos. Šīs ierīces var atrast lietojumos, kur nepieciešama augsta efektivitāte/uzticamība, piemēram, grūti pārslēdzamos barošanas avotos vai saules bateriju bloku aizsardzības diodēs.