Нулевые потери или высокая устойчивость: SiC Шоттки против традиционных быстрых диодов
19 мая
Современная силовая электроника все активнее переходит на компоненты, выполненные на основе карбида кремния. Одним из наиболее заметных примеров стали SiC-диоды Шоттки, которые все чаще рассматриваются как альтернатива проверенным временем кремниевым диодам с быстрым восстановлением (FRED). Но смогут ли SiC SBD их полностью вытеснить в ближайшие годы?
SiC-диоды Шоттки дают весомые преимущества. Во-первых, это практически нулевые потери при переключении благодаря отсутствию обратного восстановления заряда, что делает их незаменимыми в высокочастотных применениях и системах с жесткими требованиями к эффективности. Во вторых, они работают при температурах до 175°C (кремниевые – до150°C), снижая требования к охлаждению. Благодаря этим преимуществам SiC незаменимы в таких приборах и оборудовании, как:
- инверторы для электромобилей;
- солнечные инверторы и зарядные станции;
- импульсные источники питания;
- индустриальные преобразователи.
Однако FRED-диоды тоже имеют свои плюсы. Они в 3…4 раза дешевле и обладают высокой устойчивостью к импульсным перегрузкам. Для бюджетных или среднечастотных приложений быстрые диоды все еще остаются оптимальным выбором. Они применяются в:
- недорогих бытовых приборах;
- простых источниках питания;
- схемах, где частота и КПД не критичны.
Представленное в таблице 1 сравнение ключевых характеристик SiC SBD и FRED наглядно демонстрирует различия в обратном восстановлении, прямом напряжении и температурной стабильности. Зная эти различия, можно подобрать оптимальную модель для разных проектов.
Таблица 1. Сравнение основных характеристик диодов SiC SBD и FRED
| Наименование | C6D10065x | AS3D012065A | G4S06510AT | WSRSIC010065NNI11 | YJD106508PG1 | MUR1060L | MUR1060 | MUR10H60 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Регион производства | Не Китай | Китай | Китай | Китай | Китай | Китай | Китай | Китай | |
| Тип устройства | SiC | SiC | SiC | SiC | SiC | Ultra-Fast Recovery | Ultra-Fast Recovery | HYPERFAST RECTIFIER | |
| Корпус | TO-220-2 | TO-220-2 | TO-220AC | TO-220 Isolated | TO-220AC | TO-220AC | TO-220AC | TO-220-2L | |
| Пиковое повторяющееся обратное напряжение, VRRM/VR, В | 650 | 650 | 650 | 650 | 650 | 600 | 600 | 600 | |
| Максимальный средний прямой выпрямленный ток IF(AV)/IO, А | TC = 25°C | 37 | 35 | 30.5 | – | 28 | – | – | – |
| TC = 125°C | 19 | 16 | 16 | – | 13 | – | – | – | |
| TC = 150°C | 10 | 12 | 10 | 10 | 8 (TC = 158°C) | 10 | 10 | 10 | |
| Импульсный (неповторяющийся) прямой ток IFSM, А | TC = 25°C | 86 (tp = 10 мс) |
108 (tp = 8,3 мс) |
105 (tp = 10 мс) |
70 (tp = 10 мс) | 45 (tp = 10 мс) | 50 | 120 | 160 (8,3 мс) |
| Обратный ток утечки IR (Typ @Vr = Vrrm), мкА | Tj = 25°C | 2 | 1 | 0,25 | 1,5 | 4,5 | Макс. 10 (Tj = 150℃) | Макс. 5 (Tj = 150℃) | Макс. 10 (Tj = 150℃) |
| Tj = 175°C | 15 | 5 | 1,5 | 12 | 180 | 25 (Tj = 150℃) |
15 (Tj = 150℃) |
500 (Max) (Tj = 150℃) |
|
| Прямое падение напряжения VF, тип. (If = IF(AV) @TC = 150°C), В | Tj = 25°C | 1,27 | 1,4 | 1,38 | 1,38 | 1,43 | 2,25 (Tj = 150℃) |
1,45 (Tj = 150℃) |
1,3 (Tj = 150℃) |
| Tj = 175°C | 1,37 | 1,7 | 1,82 | 1,89 | 1,74 | Иакс. 2.2 (Tj = 150℃) | 1,15 (Tj = 150℃) |
1,06 (Tj = 150℃) |
|
| Полная емкость C/Ctot, тип. (@f = 1 МГц), пФ | Tj = 25°C, VR = 0 В | 611 | 690 | 550 | 550 | 331 | 42 | 40 | – |
| Tj = 25°C, VR = 200 В | 67 | 68 | 60 | 53 | 35 | – | – | 12 | |
| Tj = 25°C, VR = 400 В | 53 | 59 | 59 | 48 | 28 | – | – | – | |
| Время обратного восстановления trr, нс |
0 |
17 (IF = 0,5 A IRM = 1 A IRR = 0,25 A Tj = 25℃) |
25 (IF = 0,5 A IRM = 1 A IRR = 0,25 A Tj = 25℃) |
32 (IF = 0,5 A IR = 1 A Irr = 0,25 A) |
|||||
Преградой на пути массового внедрения SiC является прежде всего их стоимость. Несмотря на тенденцию к снижению цен, SBD все еще существенно дороже аналогов на кремниевой основе. Кроме того, переход на новые технологии требует затрат на адаптацию производственных процессов, что не всегда оправдано в недорогих решениях. В то же время спрос на высокую эффективность, уменьшение размеров и тепловой нагрузки, а также нормативы по энергоэффективности способствуют распространению SiC.
Присутствие SiC-компонентов на рынке неуклонно растет, а цены продолжают стабильно снижаться. В связи с этим SiC SBD азиатского производства при сопоставимых характеристиках существенно выигрывают в стоимости у западных конкурентов. Подобрать подходящую модель, доступную как со склада, так и под заказ, можно в каталоге КОМПЭЛ на странице Выпрямительные диоды.
Однако не следует забывать, что применение FRED-диодов по-прежнему актуально для решений, в которых приоритетны невысокая цена или электрическая прочность. Они также доступны со склада и под заказ.
Узнать актуальные цены, сроки поставок и оформить заказ можно через вашего менеджера в КОМПЭЛ.
Со временем, если тенденция удешевления и массового производства SiC сохранится, они постепенно вытеснят FRED-диоды. Однако сейчас обе технологии сосуществуют и каждая из них занимает свою нишу.
Дополнительные материалы
- Силовые полупроводники SUNCO для различных топологий зарядных станций
- Применение полупроводниковых приборов JSCJ в стиральных машинах
- Элементная база JSCJ в бытовых холодильниках
- Новые диодные мосты SUNCO серии MT-W для широкого спектра применений
- SUNCO – один из крупнейших в мире производителей дискретных полупроводниковых компонентов
- Высокопроизводительный частотный преобразователь на базе компонентов JSCJ
Наши информационные каналы