실리콘 카바이드 다이오드가 실리콘 다이오드보다 나은 8가지 이유

1--동일한 정격 전압에서 SiC 다이오드는 Si보다 적은 공간을 차지합니다.

SiC의 유전파괴 전계강도는 실리콘 기반 소자보다 약 10배 정도 높으며, 주어진 차단 전압에서 SiC의 드리프트층은 실리콘 기반 소자보다 얇고 도핑 농도가 높으며, 따라서 SiC의 저항률은 더 낮고 전도도는 더 좋습니다.이는 동일한 정격 전압에서 SiC 칩이 실리콘 등가물보다 작다는 것을 의미합니다.더 작은 칩을 사용함으로써 얻을 수 있는 또 다른 이점은 주어진 전류 및 정격 전압에 대해 장치의 고유 커패시턴스 및 관련 전하가 더 낮다는 것입니다.SiC의 더 높은 전자 포화 속도와 결합하여 Si 기반 장치보다 더 빠른 스위칭 속도와 더 낮은 손실을 가능하게 합니다.

2-iC 다이오드는 방열 성능이 더 우수합니다.

SiC의 열전도율은 Si 기반 장치의 약 3.5배이므로 단위 면적당 더 많은 전력(열)을 발산합니다.패키징은 연속 작동 중에 제한 요소가 될 수 있지만 SiC는 큰 마진 이점을 제공하고 과도 열 이벤트에 취약한 응용 제품을 설계하는 데 도움이 됩니다.또한 고온 저항은 SiC 다이오드가 열 폭주 위험 없이 더 높은 내구성과 신뢰성을 갖는다는 것을 의미합니다.

3--단극성 SiC 다이오드에는 효율을 낮추고 감소시키는 저장된 전하가 없습니다.

SiC 다이오드는 대부분의 전하 캐리어(전자)만이 전류를 전달할 수 있는 단극 쇼트 반도체 장치입니다.이것은 다이오드가 순방향 바이어스일 때 접합 공핍층이 전하를 거의 저장하지 않는다는 것을 의미합니다.대조적으로 PN 접합 실리콘 다이오드는 바이폴라 다이오드이며 역방향 바이어스 중에 제거해야 하는 전하를 저장합니다.이로 인해 역전류 스파이크가 발생하여 다이오드(및 관련 스위칭 트랜지스터 및 버퍼)의 전력 손실이 높아지는 반면 전력 손실은 스위칭 주파수에 따라 증가합니다.SiC 다이오드는 고유의 용량성 방전으로 인해 역방향 바이어스에서 역방향 전류 스파이크를 생성하지만 피크는 여전히 PN 접합 다이오드보다 10배 낮습니다. 이는 다이오드와 해당 스위칭 트랜지스터의 전력 소비가 더 낮다는 것을 의미합니다.

4--SiC 다이오드의 순방향 전압 강하 및 역방향 누설 전류는 Si와 일치합니다.

SiC 다이오드의 최대 순방향 전압 강하는 초고속 Si 다이오드의 최대 순방향 전압 강하와 유사하며 여전히 개선되고 있습니다(높은 컷오프 전압 정격에서 약간의 차이가 있음).쇼트키형 다이오드임에도 불구하고 고전압 SiC 다이오드의 역방향 누설 전류 및 그에 따른 전력 소비는 동일한 전압 및 전류 레벨에서 초미세 Si 다이오드와 유사하게 역방향 바이어스에서 상대적으로 낮습니다.SiC 다이오드는 역전하 회복 효과가 없기 때문에 순방향 전압 강하 및 역방향 누설 전류 변화로 인한 SiC 다이오드와 초미세 Si 다이오드 사이의 작은 전력 차이는 SiC 동적 손실의 감소로 상쇄됩니다.

5--SiC 다이오드 복구 전류는 작동 온도 범위에서 상대적으로 안정적이므로 전력 소비를 줄일 수 있습니다.

실리콘 다이오드의 회복 전류와 회복 시간은 온도에 따라 크게 달라지므로 회로 최적화의 어려움이 증가하지만 SiC 다이오드에는 이러한 변화가 없습니다."하드 스위치" 역률 보정 단계와 같은 일부 회로에서 부스트 정류기 역할을 하는 실리콘 다이오드는 고전류에서의 순방향 바이어스에서 일반적인 단상 AC 입력의 역방향 바이어스까지의 손실을 제어할 수 있습니다(보통 약 400V D 버스 전압).SiC 다이오드의 특성은 이러한 애플리케이션의 효율성을 크게 개선하고 하드웨어 설계자의 설계 고려 사항을 단순화할 수 있습니다.

6--열폭주 위험 없이 SiC 다이오드를 병렬로 연결할 수 있습니다.

또한 SiC 다이오드는 순방향 전압 강하가 양의 온도 계수(IV 곡선의 응용 분야 관련 영역)를 갖기 때문에 병렬로 연결할 수 있다는 점에서 Si 다이오드에 비해 이점이 있어 모든 전류 고르지 않은 흐름을 수정하는 데 도움이 됩니다.반대로 장치를 병렬로 연결하면 SiP-N 다이오드의 음의 온도 계수로 인해 열 폭주가 발생할 수 있으므로 장치가 전류 균등화를 달성하도록 하기 위해 상당한 경감 또는 추가 능동 회로를 사용해야 합니다.

7--SiC 다이오드의 전자기 호환성(EMI)은 Si보다 우수합니다.

SiC 다이오드 소프트 스위칭 기능의 또 다른 장점은 EMI를 크게 줄일 수 있다는 것입니다.Si 다이오드가 스위칭 정류기로 사용되는 경우 역회복 전류(및 넓은 스펙트럼)의 잠재적인 빠른 스파이크로 인해 전도 및 복사 방출이 발생할 수 있습니다.이러한 방사는 시스템 EMI 제한을 초과할 수 있는 시스템 간섭(다양한 커플링 경로를 통해)을 생성합니다.이러한 주파수에서는 이 스퓨리어스 결합으로 인해 필터링이 복잡해질 수 있습니다.또한 스위칭 기본 주파수와 낮은 고조파 주파수(일반적으로 1MHz 미만)를 감쇠하도록 설계된 EMI 필터는 일반적으로 비교적 높은 고유 정전 용량을 가지므로 더 높은 주파수에서 필터링 효과가 감소합니다.고속 복구 Si 다이오드에 버퍼를 사용하여 에지 속도를 제한하고 진동을 억제함으로써 다른 장치에 대한 스트레스를 줄이고 EMI를 줄일 수 있습니다.그러나 버퍼는 많은 에너지를 소산하여 시스템의 효율성을 감소시킵니다.

8--SiC 다이오드의 순방향 복구 전력 손실은 Si보다 낮습니다.

Si 다이오드에서 순방향 복구의 전력 손실 소스는 종종 간과됩니다.오프 상태에서 온 상태로 전환하는 동안 다이오드 전압 강하가 일시적으로 증가하여 오버슈트, 링잉 및 낮은 초기 PN 접합 전도성과 관련된 추가 손실이 발생합니다.그러나 SiC 다이오드는 이러한 효과가 없으므로 순회복 손실을 걱정할 필요가 없습니다.