光伏電池板的旁路二極管保護(hù)分析

肖特基勢壘整流器一般用在單晶硅和多晶硅光伏(PV)面板的旁路二極管中，在出現(xiàn)低分流和高分流阻抗時(shí)，保護(hù)過熱點(diǎn)的光伏電池(參考圖1)。

　　圖1A，電池板中的低分流阻抗單元

　　圖1B，電池板中的高分流阻抗單元

　　在旁路應(yīng)用中，肖特基勢壘整流器可發(fā)揮低正向電壓降的優(yōu)勢，而且比普通P-N結(jié)整流器的功率耗散更小。然而，這種器件也具有低反向電壓擊穿的缺點(diǎn)，很容易因ESD(靜電放電)的電過應(yīng)力(EOS)和感應(yīng)的高電壓而損壞。圖1顯示的是，一個(gè)肖特基整流器在250V電壓下施加高電壓8/20 μs脈沖后失效的測試結(jié)果。

　　圖1，肖特基整流器在250V電壓和一個(gè)8/20 μs脈沖(2-Ω線阻)情況下失效。

　　ESD——靜電放電

　　光伏電池是用層壓膜與玻璃或透明的二氧化硅板壓到一起，或是用環(huán)氧樹脂材料粘在一起。玻璃、化學(xué)材料平板和層壓薄膜都很容易產(chǎn)生ESD，ESD的強(qiáng)度取決于表面直徑。ESD可能損壞肖特基整流器的芯片端，主要是通過過熱失效的方式(圖2A和2B)。

　　圖2A和2B：在肖特基芯片由ESD造成的過熱痕跡。

　　大多數(shù)旁路二極管的最大擊穿電壓只有45V到60V。然而，它們能處理的ESD也較低。Vishay的SB15H45和150SQ045的典型ESD為25KV(空氣放電)，采用10個(gè)100pF/1.5KΩ(per IEC61000-4-2)的脈沖。這些器件的測試結(jié)果參見表1。

　　表 1: SB15H45和 150SQ045的25KV 戶外空氣放電測試結(jié)果

　　這種ESD防護(hù)能力還不足以在為所有ESD狀況或從電源線和其他來源感應(yīng)的高電壓提供保護(hù)。一個(gè)脈沖寬度為60ns的典型ESD波形如圖3所示。

　　由ESD和浪涌造成失效之間的區(qū)別是，他們涉及的失效器件的數(shù)量是不同的。在大多數(shù)由ESD引起的失效故障中，在接線盒里的兩個(gè)或三個(gè)器件當(dāng)中的某一個(gè)會(huì)失效。而浪涌會(huì)損毀所有的旁路二極管。

　　圖3：典型的ESD波形。