Existem 8 razões pelas quais os diodos de carboneto de silício são melhores que os diodos de silício

1--Na mesma tensão nominal, os diodos de SiC ocupam menos espaço que os de Si

A força do campo de ruptura dielétrica do SiC é cerca de 10 vezes maior do que a dos dispositivos à base de silício e, a uma determinada tensão de corte, a camada de deriva do SiC é mais fina e a concentração de dopagem é maior do que a dos dispositivos à base de silício, então a resistividade do SiC é menor e a condutividade é melhor.Isso significa que, na mesma tensão nominal, o chip SiC é menor que seu equivalente em silício.Um benefício adicional de usar um chip menor é que a capacitância inerente e a carga associada do dispositivo são menores para uma determinada corrente e tensão nominal.Combinado com a maior velocidade de saturação de elétrons do SiC, isso permite velocidades de comutação mais rápidas e menores perdas do que os dispositivos baseados em Si.

2--diodos iC têm melhor desempenho de dissipação de calor

A condutividade térmica do SiC é quase 3,5 vezes a dos dispositivos baseados em Si, portanto, dissipa mais energia (calor) por unidade de área.Embora a embalagem possa ser um fator limitante durante a operação contínua, o SiC oferece uma grande margem de vantagem e ajuda a projetar aplicações que são vulneráveis ​​a eventos térmicos transitórios.Além disso, a resistência a altas temperaturas significa que os diodos de SiC têm maior durabilidade e confiabilidade sem o risco de fuga térmica.

3--Os diodos SiC unipolares não possuem uma carga armazenada que desacelera e reduz a eficiência

Os diodos SiC são dispositivos semicondutores Schott unipolares nos quais apenas a maioria dos portadores de carga (elétrons) pode transportar corrente.Isso significa que, quando o diodo é polarizado diretamente, a camada de depleção da junção quase não armazena carga.Em contraste, os diodos de silício de junção PN são diodos bipolares e armazenam cargas que devem ser removidas durante a polarização reversa.Isso resulta em um pico de corrente reversa, de modo que o diodo (e quaisquer transistores e buffers de comutação associados) tenha uma perda de energia maior, enquanto a perda de energia aumenta com a frequência de comutação.Os diodos SiC produzem picos de corrente reversa na polarização reversa devido à sua descarga capacitiva inerente, mas seus picos ainda são uma ordem de grandeza menor do que os diodos de junção PN, o que significa menor consumo de energia para o diodo e o transistor de comutação correspondente.

4--A queda de tensão direta e a corrente de fuga reversa dos diodos SiC correspondem à do Si

A queda de tensão direta máxima dos diodos de SiC é comparável à dos diodos de Si ultrarrápidos e ainda está melhorando (há uma pequena diferença em classificações de tensão de corte mais altas).Apesar de ser um diodo do tipo Schottky, a corrente de fuga reversa e o consumo de energia resultante dos diodos de SiC de alta tensão são relativamente baixos na polarização reversa, semelhantes aos diodos de Si ultrafinos nos mesmos níveis de tensão e corrente.Uma vez que o diodo de SiC não tem o efeito de recuperação de carga reversa, qualquer pequena diferença de potência entre o diodo de SiC e o diodo de Si ultrafino devido à queda de tensão direta e às mudanças na corrente de fuga reversa é mais do que compensada pela redução da perda dinâmica de SiC.

5--A corrente de recuperação do diodo SiC é relativamente estável em sua faixa de temperatura operacional, o que pode reduzir o consumo de energia

A corrente de recuperação e o tempo de recuperação dos diodos de silício variam muito com a temperatura, o que aumenta a dificuldade de otimização do circuito, mas essa mudança não existe nos diodos de SiC.Em alguns circuitos, como o estágio de correção do fator de potência "interruptor rígido", um diodo de silício atuando como um retificador de impulso pode controlar a perda da polarização direta em alta corrente para a polarização reversa de uma entrada CA monofásica típica (geralmente cerca de Tensão de barramento 400V D).As características dos diodos SiC podem melhorar significativamente a eficiência de tais aplicações e simplificar as considerações de projeto para os projetistas de hardware.

6--diodos SiC podem ser conectados em paralelo sem o risco de fuga térmica

Os diodos de SiC também têm a vantagem sobre os diodos de Si de poderem ser conectados em paralelo porque sua queda de tensão direta tem um coeficiente de temperatura positivo (na região relevante para a aplicação da curva IV), o que ajuda a corrigir todos os fluxos desiguais de corrente.Em contraste, quando os dispositivos são conectados em paralelo, o coeficiente de temperatura negativo do diodo SiP-N pode levar a uma fuga térmica, exigindo o uso de redução significativa ou circuitos ativos adicionais para forçar o dispositivo a atingir a equalização de corrente.

7--A compatibilidade eletromagnética (EMI) dos diodos SiC é melhor que a do Si

Outra vantagem do recurso de comutação suave do diodo SiC é que ele pode reduzir significativamente a EMI.Quando os diodos de Si são usados ​​como retificadores de comutação, os picos potencialmente rápidos nas correntes de recuperação reversa (e seu amplo espectro) podem levar à condução e emissão de radiação.Essas emissões criam interferência no sistema (através de vários caminhos de acoplamento) que podem exceder os limites de EMI do sistema.Nessas frequências, a filtragem pode ser complicada devido a esse acoplamento espúrio.Além disso, os filtros EMI projetados para atenuar frequências fundamentais de comutação e frequências harmônicas baixas (geralmente abaixo de 1MHz) normalmente têm uma capacitância inerente relativamente alta, o que reduz seu efeito de filtragem em frequências mais altas.Os buffers podem ser usados ​​em diodos de Si de recuperação rápida para limitar as taxas de borda e suprimir as oscilações, reduzindo assim o estresse em outros dispositivos e reduzindo a EMI.No entanto, o buffer dissipa muita energia, o que reduz a eficiência do sistema.

8--A perda de energia de recuperação direta do diodo SiC é menor que a do Si

Nos diodos de Si, a fonte de perda de energia da recuperação direta é frequentemente negligenciada.Durante a transição do estado ligado do estado desligado, a queda de tensão do diodo aumenta temporariamente, resultando em overshoot, toque e perdas adicionais associadas à menor condutividade inicial da junção PN.No entanto, os diodos de SiC não têm esse efeito, portanto, não há necessidade de se preocupar com perdas de recuperação direta.