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在功率二極體中損耗最小的SiC-SBD：在功率二極體中損耗最小的SiC-SBD

2017.12.21

ROHM努力推進最適合處理高耐壓與大電流電路使用SiC（碳化矽）材料的SBD（蕭特基二極體）。2010年在日本國內率先開始SiC SBD的量產，目前正在拓展第二代SiC-SBD，並推動在包括車載在內的各種應用中的採用。

SiC-SBD具有以下特長。

  • ・反向恢復時間trr快（可高速開關）
  • ・trr特性沒有溫度相依性
  • ・低VF（第二代SBD）
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下面介紹這些特長在使用方面發揮的優勢。

大幅降低開關損耗

SiC-SBD與Si二極體相比，大幅改善了反向恢復時間trr。右側的圖表為SiC-SBD與Si-FRD（快速恢復二極體）的trr比較。恢復的時間trr很短，二極體關斷時的反向電流IR大幅減少，收斂也更快。簡言之即，反向恢復電荷量Qrr少＝開關損耗小。

開關損耗小時，有2個可能性。第一個是，以相同的開關頻率工作時，發熱少，因而散熱板和散熱PCB板面積減小。當然，效率也提高。第二個是，額定相同的發熱與損耗時，開關工作可以更高速。以開關電源為例，通過提高開關頻率，將能夠使用更小型的線圈（電感）與電容，從而可實現小型化，更節省空間。

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實現穩定的溫度特性

SiC的溫度特性的變動比Si小，因此在高溫條件下特性也很穩定。

上述的trr特性也相對於溫度非常穩定。Si-FRD的trr隨溫度上升而増加，而SiC-SBD則能夠保持幾乎恒定的trr。此外，高溫工作時，開關損耗也幾乎沒有増加。

另外，SiC-SBD的正向電壓VF為1V左右，與Si-FRD幾乎同等，但溫度係數則表現為與Si-FRD相反的“正相對”特性，隨溫度上升而増加。正向特性圖表的實線為25℃時的特性，虛線為125℃時的特性（以不同顏色表示不同代的產品）。這裡的特性顯示不太可能出現因溫度上升而引發的熱失控，在並聯連接時等高溫條件下均可確保安全工作。

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第二代產品正向電壓更低，導通損耗也更低

目前，ROHM的第二代SiC-SBD已實現量產供應。第二代SiC-SBD通過改善製造製程，使漏電流與trr性能保持了和傳統產品同等水平，VF則能降低約0.15V。其結果是，因VF降低，而實現更低導通損耗。正向特性圖表的紅色波形是第一代SiC-SBD，藍色是第二代，可確認VF的降低。

SiC-SBD因高速trr而使開關損耗降低，加之VF的改善，在功率二極體中可以說是損耗最小的二極體。

促進電源系統應用的效率提高與小型化

前面已經介紹了SiC-SBD的特長，下面將介紹一些其典型應用。主要是在電源系統應用中，將成為代替傳統的Si二極體，解決當今的重要課題——系統效率提高與小型化的關鍵元件之一。

＜應用例＞

  • PFC（功率因數改善）電路
  • 馬達驅動器電路
  • PV Inverter（馬達） 等

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在產品產品一覽中，擁有符合AEC-Q101標準的支援車載應用的產品，在全球已經被EV及HEV的板上充電控制電路所採用，並已擁有豐碩的市場業績。

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