SiC-SBD大幅降低开关损耗

feixiang20

ROHM努力推进最适合处理高耐压与大电流电路使用SiC（碳化硅）材料的SBD（肖特基势垒二极管）。2010年在日本国内率先开始SiC SBD的量产，目前正在扩充第二代SIC-SBD产品阵容，并推动在包括车载在内的各种应用中的采用。
SiC-SBD具有以下特征。
当前的SiC-SBD

• ・反向恢复时间trr快（可高速开关）
• ・trr特性没有温度依赖性
• ・低VF（第二代SBD）
  

下面介绍这些特征在使用方面发挥的优势。
大幅降低开关损耗
SiC-SBD与Si二极管相比，大幅改善了反向恢复时间trr。右侧的图表为SiC-SBD与Si-FRD（快速恢复二极管）的trr比较。恢复的时间trr很短，二极管关断时的反向电流IR大幅减少，收敛也更快。简言之即，反向恢复电荷量Qrr少＝开关损耗小。
开关损耗小时，有2个可能性。第一个是，以相同的开关频率工作时，发热少，因而散热板和散热PCB板面积减小。当然，效率也提高。第二个是，容许相同的发热与损耗时，开关工作可以更高速。以开关电源为例，通过提高开关频率，将能够使用更小型的线圈（电感）与电容器，从而可实现小型化，更节省空间。




实现稳定的温度特性
SiC的温度特性的变动比Si小，因此在高温条件下特性也很稳定。
上述的trr特性也相对于温度非常稳定。Si-FRD的trr随温度上升而増加，而SiC-SBD则能够保持几乎恒定的trr。此外，高温工作时，开关损耗也几乎没有増加。
另外，SiC-SBD的正向电压VF为1V左右，与Si-FRD几乎同等，但温度系数则表现为与Si-FRD相反的“正相关”特性，随温度上升而増加。正向特性图表的实线为25℃时的特性，虚线为125℃时的特性（以不同颜色表示不同代的产品）。这里的特性显示不太可能出现因温度上升而引发的热失控，在并联连接时等高温条件下均可确保安全工作。







第二代产品正向电压更低，导通损耗也更低
目前，ROHM的第二代SiC-SBD已实现量产供应。第二代SiC-SBD通过改善制造工艺，使漏电流与trr性能保持了和以往产品同等水平，VF则能降低约0.15V。其结果是，因VF降低，而实现更低导通损耗。正向特性图表的红色波形是第一代SiC-SBD，蓝色是第二代，可确认VF的降低。
SiC-SBD因高速trr而使开关损耗降低，加之VF的改善，在功率二极管中可以说是损耗最小的二极管。
促进电源系统应用的效率提高与小型化
前面已经介绍了SiC-SBD的特征，下面将介绍一些其典型应用。主要是在电源系统应用中，将成为代替以往的Si二极管，解决当今的重要课题——系统效率提高与小型化的关键元器件之一。
＜应用例＞

• PFC（功率因数改善）电路
• 电机驱动器电路
• PV Inverter（电机） 等
  

在产品阵容中，拥有符合AEC-Q101标准的支持车载应用的产品，在全球已经被EV及HEV的板上充电控制电路所采用，并已拥有丰硕的市场业绩。

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