Il y a 8 raisons pour lesquelles les diodes au carbure de silicium sont meilleures que les diodes au silicium

1--A la même tension nominale, les diodes SiC prennent moins de place que Si

L'intensité du champ de claquage diélectrique du SiC est environ 10 fois supérieure à celle des dispositifs à base de silicium, et à une tension de coupure donnée, la couche de dérive du SiC est plus fine et la concentration de dopage est supérieure à celle des dispositifs à base de silicium, la résistivité du SiC est donc plus faible et la conductivité est meilleure.Cela signifie que, à la même tension nominale, la puce SiC est plus petite que son équivalent en silicium.Un avantage supplémentaire de l'utilisation d'une puce plus petite est que la capacité inhérente et la charge associée du dispositif sont inférieures pour un courant et une tension nominale donnés.Combiné à la vitesse de saturation électronique plus élevée du SiC, cela permet des vitesses de commutation plus rapides et des pertes plus faibles que les dispositifs à base de Si.

2--les diodes iC ont de meilleures performances de dissipation thermique

La conductivité thermique du SiC est presque 3,5 fois supérieure à celle des dispositifs à base de Si, il dissipe donc plus de puissance (chaleur) par unité de surface.Alors que l'emballage peut être un facteur limitant lors d'un fonctionnement continu, le SiC offre un avantage de marge important et aide à concevoir des applications vulnérables aux événements thermiques transitoires.De plus, la résistance aux températures élevées signifie que les diodes SiC ont une durabilité et une fiabilité supérieures sans risque d'emballement thermique.

3 - Les diodes SiC unipolaires n'ont pas de charge stockée qui ralentit et réduit l'efficacité

Les diodes SiC sont des dispositifs semi-conducteurs Schott unipolaires dans lesquels seule une majorité de porteurs de charge (électrons) peuvent transporter du courant.Cela signifie que lorsque la diode est polarisée en direct, la couche d'appauvrissement de la jonction ne stocke presque aucune charge.En revanche, les diodes au silicium à jonction PN sont des diodes bipolaires et stockent des charges qui doivent être supprimées lors de la polarisation inverse.Cela se traduit par une pointe de courant inverse, de sorte que la diode (et tous les transistors de commutation et tampons associés) ont une perte de puissance plus élevée, tandis que la perte de puissance augmente avec la fréquence de commutation.Les diodes SiC produisent des pics de courant inverse à polarisation inverse en raison de leur décharge capacitive inhérente, mais leurs pics sont toujours d'un ordre de grandeur inférieurs à ceux des diodes à jonction PN, ce qui signifie une consommation d'énergie inférieure à la fois pour la diode et le transistor de commutation correspondant.

4--La chute de tension directe et le courant de fuite inverse des diodes SiC correspondent à ceux de Si

La chute de tension directe maximale des diodes SiC est comparable à celle des diodes Si ultrarapides et continue de s'améliorer (il existe une légère différence à des tensions de coupure plus élevées).Bien qu'il s'agisse d'une diode de type Schottky, le courant de fuite inverse et la consommation d'énergie qui en résulte des diodes SiC haute tension sont relativement faibles en polarisation inverse, comme les diodes Si ultrafines aux mêmes niveaux de tension et de courant.Étant donné que la diode SiC n'a pas d'effet de récupération de charge inverse, toute petite différence de puissance entre la diode SiC et la diode Si ultrafine due à la chute de tension directe et aux changements de courant de fuite inverse est plus que compensée par la réduction de la perte dynamique SiC.

5--le courant de récupération de diode SiC est relativement stable dans sa plage de température de fonctionnement, ce qui peut réduire la consommation d'énergie

Le courant de récupération et le temps de récupération des diodes au silicium varient considérablement avec la température, ce qui augmente la difficulté d'optimisation du circuit, mais ce changement n'existe pas dans les diodes SiC.Dans certains circuits, tels que l'étage de correction du facteur de puissance "interrupteur dur", une diode au silicium agissant comme un redresseur élévateur peut contrôler la perte de la polarisation directe à courant élevé à la polarisation inverse d'une entrée CA monophasée typique (généralement environ tension de bus 400V D).Les caractéristiques des diodes SiC peuvent améliorer considérablement l'efficacité de ces applications et simplifier les considérations de conception pour les concepteurs de matériel.

6--Les diodes SiC peuvent être connectées en parallèle sans risque d'emballement thermique

Les diodes SiC ont également l'avantage par rapport aux diodes Si de pouvoir être connectées en parallèle car leur chute de tension directe a un coefficient de température positif (dans la région pertinente pour l'application de la courbe IV), ce qui aide à corriger tous les flux irréguliers de courant.En revanche, lorsque les appareils sont connectés en parallèle, le coefficient de température négatif de la diode SiP-N peut entraîner un emballement thermique, nécessitant l'utilisation d'un déclassement important ou de circuits actifs supplémentaires pour forcer l'appareil à réaliser l'égalisation du courant.

7--La compatibilité électromagnétique (EMI) des diodes SiC est meilleure que celle du Si

Un autre avantage de la fonction de commutation progressive de la diode SiC est qu'elle peut réduire considérablement les EMI.Lorsque des diodes Si sont utilisées comme redresseurs de commutation, les pointes potentiellement rapides des courants de récupération inverses (et leur large spectre) peuvent entraîner une conduction et une émission de rayonnement.Ces émissions créent des interférences système (à travers divers trajets de couplage) qui peuvent dépasser les limites EMI du système.A ces fréquences, le filtrage peut être compliqué du fait de ce couplage parasite.De plus, les filtres EMI conçus pour atténuer les fréquences fondamentales de commutation et les basses fréquences harmoniques (généralement inférieures à 1 MHz) ont généralement une capacité inhérente relativement élevée, ce qui réduit leur effet de filtrage à des fréquences plus élevées.Les tampons peuvent être utilisés dans les diodes Si à récupération rapide pour limiter les taux de front et supprimer les oscillations, réduisant ainsi la contrainte sur les autres appareils et réduisant les EMI.Cependant, le tampon dissipe beaucoup d'énergie, ce qui réduit l'efficacité du système.

8--La perte de puissance de récupération directe de la diode SiC est inférieure à celle de Si

Dans les diodes Si, la source de perte de puissance de la récupération directe est souvent négligée.Pendant la transition de l'état passant à l'état bloqué, la chute de tension de la diode augmente temporairement, ce qui entraîne un dépassement, une sonnerie et des pertes supplémentaires associées à la conductivité initiale inférieure de la jonction PN.Cependant, les diodes SiC n'ont pas cet effet, il n'y a donc pas lieu de s'inquiéter des pertes de récupération directes.