SiC-SBD與Si-PND的正向電壓比較
二極管的正向電壓VF無限接近零、對溫度穩(wěn)定是比較理想的,但事實是不是零、并會受溫度影響而變動。為了使大家了解SiC-SBD的VF特性,下面與Si-PND的FRD(快速恢復(fù)二極管)進行比較。
下圖是相對于SiC-SBD和Si-FRD的正向電流IF的VF特性圖。是從25℃到200℃按8個級別的溫度條件測量的數(shù)據(jù)。
SiC-SBD隨著溫度的上升,IF開始流動,VF有些下降,但因電阻上升,斜率變緩和,在正常使用范圍的IF下,VF上升。
Si-FRD隨著溫度的上升,VF單純地下降。如圖中的線條軌跡所示,無論哪個溫度,斜率基本相同,VF單純下降。
這些特性取決于其各自的物理特性和結(jié)構(gòu),但也各有各的優(yōu)缺點。剛才提到理想的二極管。那么,Si-FRD的VF隨著溫度升高而下降,傳導(dǎo)損耗減少,看起來好像是好事,但隨著VF的下降,IF增加,即使損耗略有下降,但發(fā)熱増加量更勝一籌,甚至可能陷入VF下降、IF增加的熱失控狀態(tài)。
而SiC-SBD隨著溫度升高,VF變高,不會熱失控。但是VF上升,因此具有IFSM(瞬間大電流耐受能力)比Si-FRD低的缺點。
SiC-SBD的VF特性改善
為提升具有卓越本質(zhì)的SiC-SBD的特性,使之更加易用,開發(fā)了VF降低的新一代產(chǎn)品。ROHM開發(fā)了第2代系列產(chǎn)品。ROHM的第1代產(chǎn)品及其他公司類似產(chǎn)品的VF當IF=10A時為1.5V,而第2代產(chǎn)品的VF低至1.35V。下圖是參考值,是25℃和125℃時的IF vs VF示意圖。
紅色線條是ROHM第2代SiC-SBD的VF特性。
trr和VF損耗相關(guān)的研究
本篇介紹了SiC-SBD和Si-FRD的VF特性區(qū)別,下面看一下包括前篇的trr特性在內(nèi)的損耗相關(guān)內(nèi)容。
為對SiC-SBD進行說明,對trr和VF進行了與Si-PND(FRD)的比較,這是有原因的。左下圖是本章開頭對Si二極管和SiC二極管的耐壓范圍進行說明時使用的。關(guān)鍵在于,Si-PND/FRD和SiC-SBD的耐壓范圍基本相同,可用于相同應(yīng)用。SiC-SBD是新的元器件,換個說法可以說,現(xiàn)有Si-PND/FRD覆蓋的范圍基本上都可以用SiC-SBD替換。
尤其是高速性很重要的應(yīng)用等,在Si-FRD和SiC-SBD兩者間權(quán)衡時,要想選出最適當?shù)亩O管,需要理解兩者的特性。另外,毋庸置言,在探討事項中“損耗降低”是最重要的課題。
前篇的trr對應(yīng)開關(guān)損耗,本篇的VF對應(yīng)傳導(dǎo)損耗。關(guān)于Si-FRD和SiC-SBD,右下圖是這兩種損耗的情況。
trr越快VF越低,綜合損耗越小。Si-FRD是trr越快,VF反而增加。而第2代SiC-SBD在保持傳統(tǒng)SiC-SBD高速trr的基礎(chǔ)上,將VF從1.5V降低到1.35V。
在目前情況下,功率Si-FRD和SiC-SBD中,第2代SiC-SBD最具有降低損耗的可能性。
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