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硅和碳化硅二极管整流器

来源:上海柳晶电子电器有限公司

发布时间:2013-07-31 10:42:29

  在今天的电子设备,功率半导体器件和电阻元件(电容和电感)随处可见。在正常工作过程中,将在网上对两种AC电源不良的副作用。

  首先,这些设备将导致较小的功率因数。其次,他们将线电流失真,引起的电气噪声的产生和线电压之间的相位偏移。

  功率因数是实际使用的电源和通信线路的视在功率的比例所产生的两个。电气设备,如果有一个大的电容器或电感器,会导致视在功率大于实际使用的功率,功率因数较小。

  较小的功率因数,电源设备为线,以换取更多的功率损耗。如果功率半导体器件的开关操作非常频繁,从而使开关操作会导致AC线电流失真和噪声。特别是在开关电源。

  某些国际标准(如IEC61000-3-2),不同类型的电气设备,可能允许的线电流失真和功率因数的大小的要求。实现功率因数补偿最简单,最经济有效的方法是使用增强 – 转换电路,该电路可以产生高于输入电压的输出电压。

  功率二极管的性能提升到300W以上

  设备,通常工作在连续导通模式(即CCM)下的增强型转换器。

  转换器所需的两个功率半导体器件的增强? MOSFET和二极管,该二极管具有相对高的性能的要求,因为它会影响MOSFET性能的反向恢复特性。

  在连续导通模式下,只要控制IC打开MOSFET,二极管会产生较高的正向电流。在全正向偏置二极管的情况下发生的增加迅速反向偏置,硅二极管关闭需要一定的时间,因此,当流量进入封闭二极管的反向恢复电流的二极管(IRR)将是非常大的。

  反向电流流过MOSFET增加它的工作温度。这一个非常低的反向恢复时间(trr)专用的硅二极管,但他们可以降低回报率通常是非常有限的,往往是突然关闭的现象。

  低QRR和高软化系数

  肖特基二极管比PN结器件的行为像一个理想的开关。肖特基二极管的两个最重要的性能是它的低反向恢复电荷(QRR)和其恢复软化系数。

  对于这两个指标是非常重要的,以增加转换器。低QRR二极管中,将导致下闭塞IRR。高软化系数会降低二极管的关闭,该装置产生的阳极电压脉冲峰值EMI产生的噪声干扰的可能性PFC控制IC,减少操作。

  肖特基二极管,肖特基二极管的限制,可以大大提高PFC转换器更高的性能,但硅肖特基二极管的反向电压为250V的有关限制。由于增强二极管必须能够承受500?600V,因此人们开始使用碳化硅(SiC)的设备,这样的化合物,可以承受更高的电压。然而,由于成本高,SiC器件(类似的硅器件的3?5倍),所以很少有应用程序能够负担得起使用这种设备。

  在过去的几年已经出现了更好的性能的硅二极管,但他们的SiC肖特基器件所无法比拟的性能。最近,开发了一系列新的硅整流器,其反向恢复性能可与SiC肖特基二极管。

  必须消除发生在PN结硅二极管的反向偏置前QRR从其关闭确定生成IRR大小。 QRR PN结附近的持续时间或生活依赖于少数载流子。

  作为仅由N型金属接触的半导体材料形式的肖特基二极管,所以他们不具有少数载流子。

  网站当肖特基二极管的反向偏置电压时,会发生从低金属体接触所导致的IRR与二极管的电容放电的效果。

  硅二极管的设计过程中,可以使用各种技术的控制装置中的少数载流子寿命,至今,但不能匹配的SiC二极管的低QRR。最新的硅器件? Qspeed半导体Q系列?能够达到同样低的碳化硅肖特基器件IRR。

  肖特基二极管是一个不小的载波数,因为它们只由金属组合物,N-型半导体材料接触。

  软化系数是衡量最大负二极管压降为零时,其内部收益率的速度作为指标。在设计过程中常用的硅二极管具有快速恢复,少数载流子寿命控制技术,可以使IRR(在图2所示的黑色曲线)的急剧下降。这个快速关机过程中会产生大量的阳极二极管EMI噪声和大电压尖峰。

  为了弥补这种情况发生时,使用快恢复二极管不想把这些现象,我们需要放慢精心设计的电路。高软化系数意味着二极管IRR零的变化率(di / dt的)是等于或小于其最大的负值加快速度。当LED逐步缩小,在二极管阳极产生的EMI噪声,产生的电压尖峰低,不太可能干扰控制IC的工作。

  SiC肖特基二极管可以配合硅整流出来,所以工程师应该重新评估PFC转换器的设计增加,使用这些看一看的SiC具有相同的属性,后一个新的硅器件是降低设计成本和/或提高设计性能。

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