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三代半碳化硅(SIC)二极管(SBD)反向恢复原理的详解

时间:2024-04-02 22:17来源:爱在七夕时 作者:ictest8_edit 点击:

 

在我们要想了解碳化硅二极管的反向恢复原理前,我们首先应该要知道:“什么是碳化硅二极管?”,这个知识我在《第三代半导体SIC SBD特征及与Si SBD的比较---基础篇(2);》这篇文章中有分享,有兴趣的朋友可以返回查阅,我们一起交流学习一下。

碳化硅二极管是单极器件,因此与传统的硅快速恢复二极管(硅FRD)相比,碳化硅二极管具有理想的反向恢复特性。当器件从正向切换到反向阻断方向时,几乎没有反向恢复功率,反向恢复时间小于20ns,甚至600V10A碳化硅二极管的反向恢复时间也小于10ns。而肖特基二极管是通过金属与N型半导体之间形成的接触势垒具有整流特性而制成的一种属-半导体器件。肖特基二极管的基本结构是重掺杂的N型4H-SiC片、4H-SiC外延层、肖基触层和欧姆接触层。

碳化硅二极管是一种结合高压快速、低功耗和耐高温的理想器件。目前,世界上已成功开发出多种碳化硅器件。碳化硅SBD作为零恢复二极管,极大地改善了高频电源电路。碳化硅二极管独特的高温特性使其在高温环境下的电力应用中具有潜在优势。

碳化硅二极管广泛应用于工业领域,用于重型电机和工业设备的高频功率变换器,具有高效率、高功率和高频率的优点。

 

从时间T=0开始,施加反向电压V,可以看见,正向电流Ifm开始减小,知道T0时正向电流将为0。

从T=T0开始,电流为0,电流开始反向,进入反向恢复过程,此时我们可以理解为PN本身仍处于正向偏置。

T2~T0时间段非平衡载流子在反向电压的作用下从基区被流出,二极管反向电流从0开始上升,当T=T2时,反向电流达到峰值Irm,这是PN结附近载流子已经趋于0,形成了PN两侧的耗尽层,空间电荷去建立,就是我们所说的二极管“断开”。

在T>T2后,储存的电荷基本被中和,电感电压趋于零,二极管进入静态反向电压阶段。

 

在关断时电流的下降速率不变的情况下,在较大的范围内,功率二极管的反向电流峰值、反向恢复时间都与关断前正向电流的大小近似成负指数增加关系。

当关断前正向电流相同时,在较大的范围内,功率二极管的反向电流峰值,与关断时电流的下降速率的大小近似成负指数增加关系;反向恢复时间与关断时电流的下降速率的大小近似成几何函数关系。

所以,相比与硅基肖特基二极管,碳化硅肖特基二极管的最大优势在于反向恢复电流IR可以忽略不计。

 

好了,本章节的关于碳化硅二极管的反向恢复的原理就讲到这里了,所以以后可一定不要有:碳化硅器件的反向恢复时间是多少或是跟传统硅基的去做反向恢复的对比哦,因为这第一代的硅(SI)基材料跟第三代的碳化硅(SIC)材料可是没有可比性呢,因为时代的进步与万物的迭代是必然的,当然也一定会向越来越好的方向去发展的,正如这本文中讲到的“反向恢复”的问题,在SI的半导体器件中是要考虑,但在SIC的半导体器件中是完全可以忽略不计的呢!

 
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