碳化硅二极管的主要应用领域及优势

2022/06/06 分类:工程师家园 2197 0

长期以来，在制造半导体器件的材料中，硅(Si)材料一直居于统治地位。随着电子科技的不断发展和进步，半导体器件的性能也需要不断提高，硅基器件的性能开始逐渐接近极限。同时，电子器件越来越多的工作在如航天、航空、军事、高温、高压等场合，在这些应用场合中器件需要忍受异常严酷的环境条件，这也使得硅基器件的表现越来越捉襟见肘。这些都促使人们将目光转向了性能更佳的宽禁带半导体材料，碳化硅(SIC)就是人们较为熟悉的一种第三代半导体材料，碳化硅是间接带隙半导体，具有很强的化学惰性和坚硬度，具有近两百种不同的结晶结构，其中常见的有3C、4H、6H和15R型。

  碳化硅材料半导体，虽然随着技术的发展，目前碳化硅成本下降很多，但是据市场价格表现同类型的硅材料与碳化硅材料的半导体器件价格相差十倍有余。碳化硅单晶体可以制作晶体管（二极管和三极管）。因为碳化硅的禁带宽度大，故做成的器件能耐高压和高温，是一种很好的大功率器件的材料。缺点是其单晶的制造比较困难，器件工艺也不成熟，而且在器件中的欧姆接触难以做好（因为是宽禁带半导体,重掺杂难以起作用）

  在半导体器件的应用方面，随着碳化硅生产成本的降低，碳化硅由于其优良的性能而可能取代硅作芯片，打破硅芯片由于材料本身性能的瓶颈，将给电子业带来革命性的变革。

  1.太阳能逆变器
  太阳能发电用二极管的基本材料，碳化硅二极管的各项技术指标均优于普通双极二极管(silicon bipolar)技术。碳化硅二极管导通与关断状态的转换速度非常快，而且没有普通双极二极管技术开关时的反向恢复电流。在消除反向恢复电流效应后，碳化硅二极管的能耗降低70%，能够在宽温度范围内保持高能效，并提高设计人员优化系统工作频率的灵活性。

   2.新能源汽车充电器
  碳化硅二极管通过汽车级产品测试，极性接反击穿电压提高到650V，能够满足设计人员和汽车厂商希望降低电压补偿系数的要求，以确保车载充电半导体元器件的标称电压与瞬间峰压，之间有充足的安全裕度。二极管的双管产品，可最大限度提升空间利用率，降低车载充电器的重量。

  3.开关电源优势
  碳化硅的使用可以极快的切换，高频率操作，零恢复和温度无关的行为，再加我们的低电感RP包，这些二极管可以用在任向数量的快速开关二极管电路或高频转换器应用。

  4.工业优势
  碳化硅二极管：重型电机、工业设备主要是用在高频电源的转换器上，可以带来高效率、大功率、高频率的优势。