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5-6-4-1-1 sic Schottky Leistungsgleichrichter.

5. Siliciumcarbid-Technologie

5-6-4-1-1 sic Schottky Leistungsgleichrichter.

2018-01-08

4-phasige Schottky-Dioden (mit Bemessungssperrspannungen bis zu 1200 V und Einschaltströmen bis zu 20 A) sind jetzt im Handel erhältlich. die Grundstruktur dieser unipolaren Dioden ist ein gemusterter Metall-Schottky-Anodenkontakt, der auf einer relativ dünnen (ungefähr in der Größenordnung von 10 μm Dicke) leicht n-dotierten homoepitaxialen Schicht liegt, die auf einer viel dickeren (ungefähr 200-300 μm) gewachsen ist. niederohmiges n-Typ-4h-Substrat (8 ° außerhalb der Achse, wie in Abschnitt 5.4.4.2 diskutiert) mit rückseitiger Kathodenkontaktmetallisierung. Schutzringstrukturen (normalerweise Implantate vom p-Typ) werden üblicherweise verwendet, um die elektrischen Feldverdichtungseffekte um die Kanten des Anodenkontakts zu minimieren. Die Passivierung und die Verpackung helfen dabei, Lichtbögen / Oberflächenüberschläge zu verhindern, die den zuverlässigen Betrieb des Geräts beeinträchtigen.


Die Hauptanwendung dieser Geräte war bisher die Verwendung von Schaltnetzteilen, bei denen (im Einklang mit der Diskussion in Abschnitt 5.3.2) das schnellere Schalten des sic-Schottky-Gleichrichters mit geringerer Verlustleistung einen Betrieb mit höherer Frequenz und das Schrumpfen von Kondensatoren, Induktivitäten und die Gesamtgröße und das Gewicht des Netzteils. insbesondere ermöglicht die effektive Abwesenheit von Minoritätsträgerladungsspeicherung, dass die unipolaren Schottky-Vorrichtungen viel schneller abschalten als die Siliciumgleichrichter (die pn-Sperrschichtdioden oberhalb von ~ 200 V sein müssen), die beim Abschalten die injizierte Minoritätsladungsträgerladungsladung abführen müssen . obwohl die Teilkosten von Gleichrichtern höher waren als bei konkurrierenden Siliziumgleichrichtern, werden dennoch insgesamt niedrigere Stromversorgungssystemkosten mit nützlichen Leistungsvorteilen erzielt. Es ist jedoch zu beachten, dass Änderungen im Schaltungsdesign manchmal notwendig sind, um Schaltungsfähigkeiten mit akzeptabler Zuverlässigkeit am besten zu verbessern, wenn Silizium mit sic-Komponenten ersetzt wird.


Wie bereits in Abschnitt 5.4.5 diskutiert, begrenzt die Qualität des Halbleitermaterials derzeit die Strom- und Spannungswerte von Halbleiterschottky-Dioden. Bei einer hohen Vorwärtsspannung ist die Schottky-Dioden-Stromleitung hauptsächlich durch den Serienwiderstand der schwach dotierten Sperrschicht begrenzt. Die Tatsache, dass dieser Reihenwiderstand mit der Temperatur ansteigt (aufgrund der verringerten Trägheit des Trägermaterials), treibt die Gleichrichtung hoher Vorwärtsströme durch jede Diode, wenn mehrere Schottky-Dioden parallel geschaltet sind, um höhere Durchlassstromwerte zu bewältigen.

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