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ALPHA二极管代理商 性能稳定 APS

归档日期:05-31       文本归类:反向恢复      文章编辑:爱尚语录

  发光二极管在汽车以及大型机械中得到广泛应用。汽车以及大型机械设备中的方向灯、车内照明、机械设备仪表照明、大前灯、转向灯、刹车灯、尾灯等都运用了发光二极管。主要是因为发光二极管的响应快、使用寿命长(一般发光二极管的寿命比汽车以及大型机械寿命长) 。

  碳化硅肖特基二极管早已有之。它是一种金属与半导体硅接触的二极管,由于它的这种特殊结构,使其具有如下不同寻常的特性:

  碳化硅肖特基二极管比PN结器件的行为特性更像一个理想的开关。肖特基二极管重要的两个性能指标就是它的低反向恢复电荷(Qrr)和它的恢复软化系数。

  低Qrr在二极管电压换成反向偏置时,关闭过程所需时间,即反向恢复时间trr大大缩短。下表所列肖特基二极管trr小于0.01微妙。便于用于高频范围,有资料介绍其工作频率可达1MHz(也有报道可达100GHz)。高软化系数会减少二极管关闭所产生的EMI噪声,降低换向操作干扰。

  碳化硅肖特基二极管还有一个比PN结器件优越的指标是正向导通电压低,具有低的导通损耗。

  碳化硅肖特基二极管也有两个缺点,一是反向耐压VR较低,一般只有100V左右;二是反向漏电流IR较大。

  在高温的P型杂质气体中,加热N型锗或硅的单晶片,使单晶片表面的一部变成P型,以此法PN结。因PN结正向电压降小,适用于大电流整流。 近,使用大电流整流器的主流已由硅合金型转移到硅扩散型。

  碳化硅材料以其优异的性能被行业列为第三代半导体材料,其击穿场强是硅的10倍,热导率是硅的2.5倍。用碳化硅材料制作的MOS器件可在大于200度的高温环境下工作,具有极低的开关损耗和高频工作能力,减小模块的体积和重量,显著提高系统的效率,有利于节能降耗,广泛应用于风光发电、光伏逆变、UPS储能、新能源汽车、军工等高科技领域。

  碳化硅电力电子器件在提高电能利用效率和实现电力电子装置的小型化方面将发挥越来越大的优势。碳化硅电力电子器件能提高电能利用的效率,来实现电能损失的减少,因为相对于硅器件,碳化硅器件在降低导通电阻和减小开关损耗等方面具有优势。比如,由二极管和开关管组成的逆变电路中,仅将二极管材料由硅换成碳化硅,逆变器的电能损失就可以降低15~30%左右,如果开关管材料也换成SiC,则电能损失可降低一半以上。利用碳化硅制作的电力电子器件具备三个能使电力转换器实现小型化的特性:更高的开关速度、更低的损耗和更高的工作温度。碳化硅器件能以硅器件数倍的速度进行开关。开关频率越高,电感和电容等储能和滤波部件就越容易实现小型化;电能损失降低,发热量就会相应减少,因此可实现电力转换器的小型化;而在结温方面,硅器件在200°C就达到了极限,而碳化硅器件能在更高结温和环境温度的情况下工作,这样就可以缩小或者省去电力转换器的冷却机构。

  随着碳化硅电力电子器件的技术进步,目前碳化硅器件相对于硅器件,不仅有性能的巨大优势,在系统成本上的优势也逐渐显现。根据美国Cree公司的评估,与使用硅IGBT和硅二极管相比,使用该公司的第2代SiC MOSFET和SiC二极管能够降低升压转换器的总成本。具体来说,通过提高开关频率来缩小电感器、降低电感器的成本,可使总成本压缩到比使用Si功率元件时更低的程度。以10kW级的升压转换器为例,按照Cree公司估算的结果,如果使用Si功率元件,在20kHz下开关,需要的成本是181.4美元,而使用SiC功率元件,在60kHz、100kHz下驱动的线美元。使用SiC功率元件有望降低电力转换器的总成本。

  在电力电子器件应用的众多领域,比如输电系统、配电系统、电力机车、混合动力汽车、各种工业电机、光伏逆变器、风电并网逆变器、空调等白色家电、服务器及个人电脑等,碳化硅器件将逐步地展现出其性能和降低系统成本方面的优势。作为下一代电力电子器件的主要方向,碳化硅电力电子器件将为电力电子带来重要的技术革新,并推动电力电子领域在今后二、三十年的发展。

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