SiC-SBD與Si-PND的反向恢復特性比較
反向恢復特性是二極管、特別是高速型二極管的基本且重要的參數,所以不僅要比較trr的數值,還要理解其波形和溫度特性,這樣有助于有效使用二極管。
本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/202203/432167.htm首先,反向恢復或恢復是指二極管在呈反向偏置狀態(tài)時,無法立即完全關斷,有時會出現(xiàn)反向電流的現(xiàn)象。trr是其反向電流的流動時間。此時,前文提到SiC-SBD的trr比包含Si-FRD在內的Si-PND高速。下面我們來了解其原因和實際特性。
簡單地說,trr的速度和反向恢復特性的不同是因為二極管構造不同。這就需要談到在半導體中移動的電子和空穴。先通過波形圖來了解SiC-SBD和Si-PND反向恢復特性的不同。
上方波形圖為SiC-SBD和高速PND即Si-FRD反向恢復時的電流和時間。從波形圖可見紅色的SiC-SBD反向電流少,trr也短。順便一提,本特性因為反向電流的損耗而需要進行研究探討。
Si-PND 和SiC-SBD的反向恢復時間特性
在這里,通過各二極管的斷面圖進行介紹。下圖為Si-PND的偏置從正向偏置轉換為反向偏置時電子和空穴的移動。
正向偏置時注入載流子,通過空穴和電子的重新結合使電流流動。如果是反向偏置的話,n層的空穴(少數載流子)會花些時間返回p層,到完全返回為止(一部分因為壽命而消失)均有電流流動。這就是反向恢復電流。
第2個圖為SiC-SBD轉換為反向偏置時的示意圖。因肖特基勢壘結構而不存在PN結,所以沒有少數載流子,在反向偏置時n層的多數載流子(電子)只需要返回,因此只需要很少的反向恢復時間,其關斷時間比PND明顯縮短。
這種反向恢復時間的差異均因為二極管結構。因此,Si-SBD的反向恢復也是高速。然而,Si-SBD現(xiàn)狀的耐壓界限是200V左右,在比其更高的電壓下不能使用。而使用SiC的話,可以做出超過600V的高耐壓SBD。這就是SiC-SBD的一大優(yōu)點。
下面是反向恢復特性的溫度依賴性和電流依賴性相關數據。
上段的波形圖和圖表表示不同溫度的不同反向恢復特性。Si-FRD的溫度上升時載流子濃度也隨之上升,因此需要相應的反向恢復時間。隨著室溫的增高,反向電流和trr也會變大。而SiC-SBD因為SiC本身基本上沒有溫度依賴性,所以反向電流特性基本沒有變化。將trr的差制作了右上的圖表,通過對兩種Si-FRD的比較,發(fā)現(xiàn)SiC-SBD的trr基本上不存在溫度依賴性。
下段的波形圖表示與正向偏置時的正向電流IF的關系。由波形圖可觀察到SiC-SBD幾乎不受影響。
最后,雖然前面表述為SiC–SBD幾乎沒有反向電流,在波形圖里可明顯看出SiC-SBD比Si-FRD少很多,但也不是一點沒有。這是因為二極管中寄生的結電容帶來的影響。因此,SiC-SBD與Si-PND相比,反向電流并不是零,而是明顯減少。
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