ثنائي شوتكي من كربيد السيليكون في أجهزة طاقة كربيد السيليكون

1. بنية الجهاز وميزاته

يمكن استخدام SiC للحصول على ثنائيات عالية الجهد فوق 600 فولت في بنية SBD (ثنائي حاجز شوتكي) للأجهزة عالية التردد (أعلى قدرة تحمل جهد لـ SBD السيليكوني تبلغ حوالي 200 فولت).

لذلك، إذا تم استخدام ثنائي شوتكي من كربيد السيليكون (SiC SBD) ليحل محل المنتج السائد الحالي، وهو ثنائي الوصلة PN السريع (FRD: Fast). صمام ثنائي للاستعادة، ويمكن أن يقلل ذلك بشكل كبير من خسائر الاسترداد.

يُفيد هذا الأسلوب في رفع كفاءة مصادر الطاقة، وتحقيق تصغير المكونات السلبية مثل المحاثات من خلال التشغيل عالي التردد، مع تقليل الضوضاء في الوقت نفسه. ويُستخدم على نطاق واسع في منظم الطاقةتُستخدم في تكييف الهواء، ومصادر الطاقة، وأنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية، والشواحن السريعة للمركبات الكهربائية، ودوائر تصحيح معامل القدرة (دوائر PFC) ودوائر جسر المقوم.

02 الخصائص الإيجابية لثنائي شوتكي المصنوع من كربيد السيليكون

جهد التشغيل لـ SiC SBD هو نفسه جهد التشغيل لـ Si FRD، وهو أقل من 1 فولت.

يُحدد جهد التشغيل بارتفاع حاجز شوتكي. عادةً، إذا صُمم ارتفاع الحاجز ليكون منخفضًا، يُمكن خفض جهد التشغيل أيضًا، ولكن هذا سيؤدي إلى زيادة تيار التسريب أثناء الانحياز العكسي.

نجح الجيل الثاني من جهاز SBD من شركة ROHM في الحفاظ على نفس تيار التسريب وأداء الاستعادة مثل المنتج القديم من خلال عمليات التصنيع المحسنة، مع تقليل جهد التشغيل بحوالي 0.15 فولت.

يختلف اعتماد ثنائي شوتكي المصنوع من كربيد السيليكون على درجة الحرارة عن اعتماد ثنائي فلوريد السيليكون. فكلما ارتفعت درجة الحرارة، زادت مقاومة التوصيل، مما يؤدي إلى زيادة قيمة VF. وهو غير عرضة للانهيار الحراري، لذا يمكن استخدامه بالتوازي بأمان.

03 خصائص استعادة ثنائي شوتكي المصنوع من كربيد السيليكون

يقوم الصمام الثنائي السريع PN (FRD: الصمام الثنائي السريع للاسترداد) المصنوع من السيليكون بتوليد تيار عابر كبير في لحظة التبديل من الأمام إلى العكس، وخلال ذلك ينتقل إلى حالة انحياز عكسي، مما يؤدي إلى خسائر كبيرة.

ويرجع ذلك إلى أن حاملات الشحنة الأقلية التي تتراكم في طبقة الانجراف أثناء التوصيل الأمامي تستمر في توصيل الكهرباء حتى تختفي (يُعرف هذا الوقت أيضًا باسم وقت التراكم).

كلما زاد التيار الأمامي أو ارتفعت درجة الحرارة، زاد وقت الاسترداد والتيار، مما يؤدي إلى خسائر أكبر.

على النقيض من ذلك، فإن ثنائي شوتكي من كربيد السيليكون (SiC SBD) هو جهاز أحادي القطبية (يعتمد على حاملات الشحنة الأغلبية) ولا يستخدم حاملات الشحنة الأقلية للتوصيل الكهربائي، لذا من حيث المبدأ، لا تحدث ظاهرة تراكم حاملات الشحنة الأقلية. وبالمقارنة مع ثنائي شوتكي من السيليكون (Si FRD)، فإنه يقلل الفاقد بشكل ملحوظ نظرًا للتيار الصغير المتولد الذي يفرغ سعة الوصلة فقط.

علاوة على ذلك، يظل التيار العابر دون تغيير إلى حد كبير مع درجة الحرارة والتيار الأمامي، مما يسمح بالتعافي المستقر والسريع في أي بيئة.

بالإضافة إلى ذلك، يمكنه أيضًا تقليل الضوضاء الناتجة عن تيار الاستعادة، مما يحقق تأثير تقليل الضوضاء.