SiC SBD的靜態(tài)特性和動態(tài)特性

SiC SBD具有高耐壓、快恢復(fù)速度、低損耗和低漏電流等優(yōu)點(diǎn)，可降低電力電子系統(tǒng)的損耗并顯著提高效率。適合高頻電源、新能源發(fā)電及新能源汽車等多種應(yīng)用，本文介紹SiC SBD的靜態(tài)特性和動態(tài)特性。

SBD（肖特基勢壘二極管）是一種利用金屬和半導(dǎo)體接觸，在接觸處形成勢壘，具有整流功能的器件。Si SBD耐壓一般在200V以下，而耐壓在600V以上的SiC SBD產(chǎn)品已廣泛產(chǎn)品化。SiC SBD的某些產(chǎn)品具有3300V的耐壓。半導(dǎo)體器件的擊穿電壓與半導(dǎo)體漂移層的厚度成正比，因此為了提高耐壓，必須增加器件的厚度。而SiC的擊穿電場強(qiáng)度是Si的10倍。因此，采用SiC半導(dǎo)體，理論上是有可能制造出與Si器件厚度相同、同時其耐壓10倍于Si器件的SiC SBD。例如，耐壓為3300V的SiC SBD漂移層厚度約為30μm，這使其比Si更薄。

SBD是一種單極型器件，因此器件內(nèi)部不會積聚少數(shù)載流子。關(guān)斷過程中流過的電流是其n漂移區(qū)形成耗盡層期間掃出的電荷，以維持反向阻斷電壓，這種現(xiàn)象類似于快恢復(fù)二極管的反向恢復(fù)電流。

如圖1為SiC SBD不同溫度下正向壓降對比，其微分電阻具有正溫度特性，可在并聯(lián)使用時抑制芯片之間的電流不平衡。這一特性有利于防止SBD熱失控。圖2為SiC SBD不同溫度下正向特性變化。

圖1：SiC SBD（FMF600DXZ-24B）正向壓降

圖2：SiC SBD（FMF600DXZ-24B）溫度特性

圖3顯示了SiC SBD從導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)時的電流和電壓波形。對于PIN Si二極管來說，即使二極管關(guān)斷，電流仍會繼續(xù)流動，直到內(nèi)部的少數(shù)載流子耗盡（反向恢復(fù)電流），因此需要一定的時間才能將電流恢復(fù)為零。而SiC SBD是單極型器件，沒有少數(shù)載流子，只需要為結(jié)電容充電所需的電流。此外，SiC SBD的結(jié)電容相對較小，因此反向恢復(fù)時間短，損耗極小。

圖3：SiC SBD（FMF600DXZ-24B）關(guān)斷波形

三菱電機(jī)將高頻IGBT芯片和SiC SBD結(jié)合，開發(fā)了一系列混合SiC模塊，如表1所示，適合高頻應(yīng)用。從性價比的角度出發(fā)，可以與全SiC模塊進(jìn)行比較和選擇。

表1：混合SiC模塊

正文完

<關(guān)于三菱電機(jī)>

三菱電機(jī)創(chuàng)立于1921年，是全球知名的綜合性企業(yè)。截止2024年3月31日的財年，集團(tuán)營收52579億日元（約合美元348億）。作為一家技術(shù)主導(dǎo)型企業(yè)，三菱電機(jī)擁有多項(xiàng)專利技術(shù)，并憑借強(qiáng)大的技術(shù)實(shí)力和良好的企業(yè)信譽(yù)在全球的電力設(shè)備、通信設(shè)備、工業(yè)自動化、電子元器件、家電等市場占據(jù)重要地位。尤其在電子元器件市場，三菱電機(jī)從事開發(fā)和生產(chǎn)半導(dǎo)體已有68年。其半導(dǎo)體產(chǎn)品更是在變頻家電、軌道牽引、工業(yè)與新能源、電動汽車、模擬/數(shù)字通訊以及有線/無線通訊等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。