Υπάρχουν 8 λόγοι για τους οποίους οι δίοδοι καρβιδίου του πυριτίου είναι καλύτερες από τις διόδους πυριτίου

1--Στην ίδια ονομαστική τάση, οι δίοδοι SiC καταλαμβάνουν λιγότερο χώρο από το Si

Η ένταση του πεδίου διηλεκτρικής διάσπασης του SiC είναι περίπου 10 φορές υψηλότερη από αυτή των συσκευών με βάση το πυρίτιο και σε μια δεδομένη τάση αποκοπής, το στρώμα μετατόπισης του SiC είναι λεπτότερο και η συγκέντρωση ντόπινγκ είναι υψηλότερη από αυτή των συσκευών με βάση το πυρίτιο. οπότε η ειδική αντίσταση του SiC είναι χαμηλότερη και η αγωγιμότητα είναι καλύτερη.Αυτό σημαίνει ότι, στην ίδια ονομαστική τάση, το τσιπ SiC είναι μικρότερο από το ισοδύναμο πυριτίου του.Ένα πρόσθετο πλεονέκτημα της χρήσης μικρότερου τσιπ είναι ότι η εγγενής χωρητικότητα και το σχετικό φορτίο της συσκευής είναι χαμηλότερα για δεδομένο ρεύμα και ονομαστική τάση.Σε συνδυασμό με την υψηλότερη ταχύτητα κορεσμού ηλεκτρονίων του SiC, αυτό επιτρέπει μεγαλύτερες ταχύτητες μεταγωγής και χαμηλότερες απώλειες από τις συσκευές που βασίζονται στο Si.

Οι δίοδοι 2--iC έχουν καλύτερη απόδοση απαγωγής θερμότητας

Η θερμική αγωγιμότητα του SiC είναι σχεδόν 3,5 φορές μεγαλύτερη από εκείνη των συσκευών που βασίζονται στο Si, επομένως διαχέει περισσότερη ισχύ (θερμότητα) ανά μονάδα επιφάνειας.Ενώ η συσκευασία μπορεί να είναι περιοριστικός παράγοντας κατά τη συνεχή λειτουργία, το SiC προσφέρει ένα μεγάλο πλεονέκτημα περιθωρίου και βοηθά στο σχεδιασμό εφαρμογών που είναι ευάλωτες σε παροδικά θερμικά συμβάντα.Επιπλέον, η αντίσταση σε υψηλές θερμοκρασίες σημαίνει ότι οι δίοδοι SiC έχουν υψηλότερη αντοχή και αξιοπιστία χωρίς τον κίνδυνο θερμικής διαφυγής.

3--Οι μονοπολικές δίοδοι SiC δεν έχουν αποθηκευμένο φορτίο που επιβραδύνει και μειώνει την απόδοση

Οι δίοδοι SiC είναι μονοπολικές συσκευές ημιαγωγών Schott στις οποίες μόνο η πλειονότητα των φορέων φορτίου (ηλεκτρόνια) μπορεί να μεταφέρει ρεύμα.Αυτό σημαίνει ότι όταν η δίοδος είναι πολωμένη προς τα εμπρός, το στρώμα εξάντλησης της διασταύρωσης δεν αποθηκεύει σχεδόν καθόλου χρέωση.Αντίθετα, οι δίοδοι πυριτίου σύνδεσης PN είναι διπολικές δίοδοι και αποθηκεύουν φορτία που πρέπει να αφαιρεθούν κατά τη διάρκεια της αντίστροφης πόλωσης.Αυτό έχει ως αποτέλεσμα μια αντίστροφη ακίδα ρεύματος, έτσι ώστε η δίοδος (και τυχόν συναφή τρανζίστορ μεταγωγής και buffer) να έχουν μεγαλύτερη απώλεια ισχύος, ενώ η απώλεια ισχύος αυξάνεται με τη συχνότητα μεταγωγής.Οι δίοδοι SiC παράγουν αιχμές αντίστροφου ρεύματος σε αντίστροφη πόλωση λόγω της εγγενούς χωρητικής εκφόρτισής τους, αλλά οι κορυφές τους εξακολουθούν να είναι μια τάξη μεγέθους χαμηλότερες από τις δίοδοι διασταύρωσης PN, πράγμα που σημαίνει χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας τόσο για τη δίοδο όσο και για το αντίστοιχο τρανζίστορ μεταγωγής.

4--Η πτώση τάσης προς τα εμπρός και το ρεύμα αντίστροφης διαρροής των διόδων SiC ταιριάζουν με αυτό του Si

Η μέγιστη πτώση τάσης προς τα εμπρός των διόδων SiC είναι συγκρίσιμη με εκείνη των υπερταχέων διόδων Si και εξακολουθεί να βελτιώνεται (υπάρχει μια μικρή διαφορά σε υψηλότερες τιμές τάσης αποκοπής).Παρά το γεγονός ότι είναι δίοδος τύπου Schottky, το ρεύμα αντίστροφης διαρροής και η προκύπτουσα κατανάλωση ισχύος των διόδων SiC υψηλής τάσης είναι σχετικά χαμηλά σε αντίστροφη πόλωση, παρόμοια με τις εξαιρετικά λεπτές διόδους Si στα ίδια επίπεδα τάσης και ρεύματος.Δεδομένου ότι η δίοδος SiC δεν έχει το αποτέλεσμα ανάκτησης αντίστροφης φόρτισης, οποιαδήποτε μικρή διαφορά ισχύος μεταξύ της διόδου SiC και της εξαιρετικά λεπτής διόδου Si λόγω της πτώσης τάσης προς τα εμπρός και των αντίστροφων αλλαγών του ρεύματος διαρροής αντισταθμίζεται περισσότερο από τη μείωση της δυναμικής απώλειας SiC.

Το ρεύμα ανάκτησης διόδου 5-SiC είναι σχετικά σταθερό στο εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας του, το οποίο μπορεί να μειώσει την κατανάλωση ενέργειας

Το ρεύμα ανάκτησης και ο χρόνος ανάκτησης των διόδων πυριτίου ποικίλλουν σημαντικά ανάλογα με τη θερμοκρασία, γεγονός που αυξάνει τη δυσκολία της βελτιστοποίησης του κυκλώματος, αλλά αυτή η αλλαγή δεν υπάρχει στις διόδους SiC.Σε ορισμένα κυκλώματα, όπως το στάδιο διόρθωσης συντελεστή ισχύος "σκληρού διακόπτη", μια δίοδος πυριτίου που λειτουργεί ως ανορθωτής ώθησης μπορεί να ελέγξει την απώλεια από την εμπρόσθια πόλωση στο υψηλό ρεύμα στην αντίστροφη πόλωση μιας τυπικής μονοφασικής εισόδου AC (συνήθως περίπου 400V D τάση διαύλου).Τα χαρακτηριστικά των διόδων SiC μπορούν να βελτιώσουν σημαντικά την αποτελεσματικότητα τέτοιων εφαρμογών και να απλοποιήσουν τα ζητήματα σχεδιασμού για τους σχεδιαστές υλικού.

6--Οι δίοδοι SiC μπορούν να συνδεθούν παράλληλα χωρίς τον κίνδυνο θερμικής διαρροής

Οι δίοδοι SiC έχουν επίσης το πλεονέκτημα έναντι των διόδων Si ότι μπορούν να συνδεθούν παράλληλα επειδή η εμπρόσθια πτώση τάσης τους έχει θετικό συντελεστή θερμοκρασίας (στην περιοχή σχετική με την εφαρμογή της καμπύλης IV), που βοηθά στη διόρθωση όλων των ανομοιόμορφων ροών ρεύματος.Αντίθετα, όταν οι συσκευές συνδέονται παράλληλα, ο αρνητικός συντελεστής θερμοκρασίας της διόδου SiP-N μπορεί να οδηγήσει σε θερμική διαφυγή, απαιτώντας τη χρήση σημαντικών κυκλωμάτων μείωσης ή πρόσθετων ενεργών κυκλωμάτων για να αναγκάσει τη συσκευή να επιτύχει εξισορρόπηση ρεύματος.

7--Η ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα (EMI) των διόδων SiC είναι καλύτερη από αυτή του Si

Ένα άλλο πλεονέκτημα της λειτουργίας μαλακής μεταγωγής διόδου SiC είναι ότι μπορεί να μειώσει σημαντικά το EMI.Όταν οι δίοδοι Si χρησιμοποιούνται ως ανορθωτές μεταγωγής, οι δυνητικά γρήγορες αιχμές στα αντίστροφα ρεύματα ανάκτησης (και το ευρύ φάσμα τους) μπορούν να οδηγήσουν σε αγωγιμότητα και εκπομπή ακτινοβολίας.Αυτές οι εκπομπές δημιουργούν παρεμβολές στο σύστημα (μέσω διαφόρων διαδρομών ζεύξης) που μπορεί να υπερβαίνουν τα όρια EMI του συστήματος.Σε αυτές τις συχνότητες, το φιλτράρισμα μπορεί να είναι πολύπλοκο λόγω αυτής της ψευδούς σύζευξης.Επιπλέον, τα φίλτρα EMI που έχουν σχεδιαστεί για να μειώνουν τις θεμελιώδεις συχνότητες μεταγωγής και τις χαμηλές αρμονικές συχνότητες (συνήθως κάτω από 1 MHz) έχουν συνήθως μια σχετικά υψηλή εγγενή χωρητικότητα, η οποία μειώνει το φιλτραριστικό τους αποτέλεσμα σε υψηλότερες συχνότητες.Τα buffer μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε δίοδοι Si ταχείας ανάκτησης για τον περιορισμό των ρυθμών ακμών και την καταστολή των ταλαντώσεων, μειώνοντας έτσι την πίεση σε άλλες συσκευές και μειώνοντας το EMI.Ωστόσο, το buffer διαχέει πολλή ενέργεια, γεγονός που μειώνει την απόδοση του συστήματος.

8--Η απώλεια ισχύος ανάκτησης προς τα εμπρός της διόδου SiC είναι μικρότερη από αυτή του Si

Στις διόδους Si, η πηγή απώλειας ισχύος της μπροστινής ανάκτησης συχνά παραβλέπεται.Κατά τη μετάβαση στην κατάσταση από την κατάσταση απενεργοποίησης, η πτώση τάσης της διόδου αυξάνεται προσωρινά, με αποτέλεσμα υπέρβαση, κουδούνισμα και πρόσθετες απώλειες που σχετίζονται με τη χαμηλότερη αρχική αγωγιμότητα του συνδέσμου PN.Ωστόσο, οι δίοδοι SiC δεν έχουν αυτό το αποτέλεσμα, επομένως δεν υπάρχει λόγος ανησυχίας για απώλειες ανάκτησης προς τα εμπρός.