時科快充碳化硅应用技术及碳化硅器件分享
来源:充电头网发布时间:2023-05-151534浏览
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广东時科微实业有限公司 技术工程师 何沛雄先生为大家带来了《SiC应用技术分享》的主题演讲，介绍了碳化硅与传统硅器件的优势，碳化硅二极管的优势，碳化硅二极管的应用，以及時科碳化硅二极管的产品介绍。
時科，源自台湾，是全球知名的半导体分立元器件厂商之一，主要提供工程师与设计人员各种半导体产品与软件，为汽车、通信、计算机、消费电子、工业、LED照明、医疗、航空及电源应用等产品带来更优质的感知体验。
碳化硅是一种极为强韧的化合物半导体材料，具有高硬度，耐高温，抗酸碱特点。碳化硅的莫氏硬度达到9，与蓝宝石同等级，耐高温达到2800℃以上，并且需要600℃的纯氢氧化钾才能进行化学蚀刻。
碳化硅的能隙是硅的约三倍，制成功率器件具有高耐压，高效率，更稳定和高导热优势。碳化硅壳承受的电场强度是硅半导体的10倍以上，同样耐压下的单极性特征电阻只有硅的1/200以下，极低的本征载流子浓度使碳化硅在高温下仍然可以稳定操作，并可以迅速将操作时损耗产生的热量导出。
碳化硅二极管的特点有高频高压，满足1MHz以下应用。导通损耗和开关损耗相对硅二极管减半，开关损耗主要由反向恢复时间造成，而碳化硅二极管的反向恢复时间可以忽略不计。400V平台轻易实现100W/A，也就是说8A规格的碳化硅二极管可以做到800W功率，10A规格的碳化硅二极管可以做到1000W功率。
碳化硅二极管解决的痛点有降低损耗，降低EMC，降低系统成本和提高产品可靠性。
時科推出了650V，900V，1200V耐压的碳化硅二极管，其中650V耐压，8A规格的碳化硅二极管，在133℃时的正向电流为8A，其他的碳化硅二极管，量测温度也都在100℃以上。但快恢复二极管的量测温度是在25℃，也就是说，同样为8A规格的碳化硅二极管和快恢复二极管，相差的电流是两倍以上。
此外还要注意选型时注意的重点，设计产品的工作环境温度和选择工作温度下的实际电流需求。也就是说，在25℃时，选择的电流安培数可以小一点，但是要以工作温度下的实际电流需求为准。
碳化硅二极管的主要应用领域有充电桩，通信电源，大功率适配器/充电器，太阳能，PC电源，TV电源，大功率照明电源，大功率无人机，逆变器，电机驱动，激光脉冲电源和HID照明。
碳化硅二极管的主要应用方案有CCM PFC整流，LLC桥式变换器，H桥/多电平变换器和高压BUCK应用。
首先介绍的是CCM PFC整流，碳化硅二极管可以消除快恢复二极管反向恢复时间带来的损耗，降低开关管和整流管的损耗，降低EMC，降低系统成本，提升产品可靠性。時科推荐使用Q-SSC0865和Q-SSC1065碳化硅二极管。这部分应用的领域有通信电源，大功率适配器/充电器，太阳能，PC电源，TV电源和大功率照明电源。
接下来介绍的是桥式变换器LLC电路，图中的桥式变换器为电压模式，碳化硅二极管无反向恢复时间的特性，能够降低电路中的应力，降低损耗，降低EMC，降低系统成本并提高产品可靠性，适合用于电压模式的LLC电路。時科推荐使用Q-SSC0865-TF和Q-SSC1065-TF碳化硅二极管，适用于充电桩和大功率无人机。
H桥多电平变换器具有非常多的应用，客户通常使用独立的IGBT，并联快恢复二极管来代替内置快恢复二极管的IGBT。使用碳化硅二极管代替快恢复二极管与IGBT并联，能够消除快恢复二极管反向恢复在IGBT上带来的损耗。对于电机应用来说，对于正反转切换，使用碳化硅二极管，能够有效降低反向电压，消除冲击。時科推荐使用Q-SSC1565和Q-SSC05120-T碳化硅二极管，适用于逆变器和电机驱动。
最后带来的是高压BUCK电路的应用，高压BUCK对快恢复二极管的要求非常高，推荐使用碳化硅二极管，消除反向恢复时间带来的损耗，降低EMC，降低系统的成本并提高整体可靠性。适合用于光脉冲电源和HID照明。時科推荐使用Q-SSC10120-T和Q-SSC20120-T碳化硅二极管。
下面是時科碳化硅肖特基二极管的系列产品，分为TO-252封装，TO-220F-2L封装，TO-220-2L封装和TO-247-2L封装。TO-252有五个规格，TO-220F-2L封装有五个规格，TO-220-2L封装有六个规格，TO-247-2L有一个规格。
首先介绍的是TO-252封装，提供650V耐压，8A，10A和15A，1200V耐压，5A，10A的设计，可应用于牵引逆变器，升压器/直流直流转换器，车载充电器/PFC等。
接下来介绍的是TO-220F-2L封装，提供650V耐压，8A，10A和15A，1200V耐压，5A，10A的设计，可应用到大功率器件、光伏逆变器、太阳能逆变器、充电桩、高频转换器、电源和HID照明等。
下面是TO-220-2L的封装，提供650V耐压，8A，10A和15A，1200V耐压，5A，10A的设计，可应用于太阳能逆变器，充电桩，工业电机驱动器，不间断电源等。
最后是TO-247-2L封装，提供900V耐压，20A电流器件，可用于开关电源，不间断电源和太阳能逆变器。時科产品具有耐高温高压，更好的电子迁移率，更低的功率损耗，在高频高温的环境中工作不影响可靠性的特性。
時科即将推出1700V耐压，5A规格的碳化硅二极管新品，满足更高电压应用，敬请期待。
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以上是時科碳化硅应用技术分享和時科碳化硅器件应用方案和碳化硅器件介绍。
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