Cén dé-óid atá níos cobhsaí faoi choinníollacha teocht ard?

一, Meicníocht teipe ardteochta na dé-óidí traidisiúnta sileacain-bunaithe
1. Íogaireacht teochta dé-óid acomhal PN
Léiríonn dé-óid caighdeánacha acomhal PN sileacain dhá riosca teip ag teochtaí arda:

Díghrádú tréith dhearfach: I gcás gach méadú 1 céim ar an teocht, laghdaítear an titim voltais ar aghaidh thart ar 2mV, rud a fhágann go dtiocfaidh méadú ar chaillteanas seolta. Mar shampla, ag 150 céim, laghdaítear titim voltais chun cinn an dé-óid choigeartaithe 1N4007 ó 0.7V ag teocht an tseomra go 0.4V, ach méadaíonn an sruth seolta faoi thrí mar gheall ar éifeacht excitation teirmeach, rud is cúis le róthéamh áitiúil.
Aga aisghabhála leathnaithe aisiompaithe: Tá saolré iompróirí mionlaigh fadaithe ag teochtaí arda, agus leathnaítear an t-am aisghabhála droim ar ais (trr) ó 500ns ag teocht an tseomra go dtí os cionn 2 µ s, rud a fhágann go bhfuil caillteanais shuntasacha aistrithe sna feidhmchláir aistrithe ardmhinicíochta. Léiríonn cás-staidéar ar tiontaire minicíochta tionsclaíoch, nuair a ardaíonn an teocht chomhthimpeallach ó 25 céim go 125 céim, go dtiocfaidh méadú 47% ar chaillteanas aistrithe dé-óid aisghabhála tapa traidisiúnta 47%, rud a fhágann go sáraíonn teocht acomhal an mhodúil IGBT an caighdeán.
2. Sceitheadh ​​géarchéime reatha dé-óid Schottky
Cé go bhfuil titim ísealvoltais chun tosaigh (0.2-0.4V) agus tréithe lasctha tapa ag dé-óidí Schottky atá bunaithe ar sileacain, nochtar a n-acomhal leathsheoltóra miotail lochtanna marfacha ag teochtaí arda:

Fás innéacs reatha sceitheadh ​​droim ar ais: Le haghaidh gach méadú 10 céim ar an teocht, déantar an sruth sceite a dhúbailt. Ag 175 céim, is féidir le sruth sceite dé-óid Schottky MBR2045CT 10mA a bhaint amach, i bhfad níos mó ná an sruth droim ar ais rátáilte (5 μ A @ 25 céim). Léiríonn sonraí tástála charger gluaisteán nuair a shroicheann an teocht chomhthimpeallach 125 céim, go dtiocfaidh laghdú 3.2% ar éifeachtúlacht an chórais de bharr sruth sceite dé-óid Schottky sileacain traidisiúnta.
Riosca rith teirmeach: Cruthaíonn téamh joule a ghintear trí shruth sceite lúb aiseolais dearfach le teocht chomhthimpeallach. Léirigh turgnamh i dtimpeallacht 200 céim , go dónn dé-óid Schottky sileacain neamhfhuaraithe amach mar gheall ar rith teirmeach laistigh de 30 soicind.
3. Éagothroime voltais dé-óid Zener
Tá dé-dhúshláin os comhair dé-óid Zener ag teochtaí arda:

Sruth voltas Zener: Le comhéifeacht teochta -2mV/ céim, féadfaidh voltas aschuir an rialtóra voltais 24V imeacht go 22.8V ag 150 céim, rud a dhéanann difear do chobhsaíocht na gciorcad beachta.
Uasmhéadú cumhachta scaipthe: Méadaíonn an fhriotaíocht theirmeach le teocht, agus titeann an chumhacht iarbhír scaipthe feadán áirithe rialtóir voltais 1W go 0.3W ag 125 céim, rud a fhágann róthéamh agus damáiste don fheiste.
2, Briseadh teocht ard dé-óid ábhar bandgap leathan
1. Dé-óid SiC Schottky: seoltacht ardteochta a athshainiú
Baineann ábhair chomhdhúile sileacain oibríocht chobhsaí ardteochta amach bunaithe ar thrí mhórthréith:

Sochtann bandgap leathan sruth sceite: Le leithead bandálaigh de 3.2eV, níl an tiúchan iompróra intreach de SiC ag 200 céim ach 1/10 de sin sileacain. Léiríonn sonraí turgnamhacha nach bhfuil an dlús reatha sceite de C3D02060A dé-óid SiC Schottky ag 200 céim ach 0.1 μ A/cm ², atá trí ordú de mhéid níos ísle ná sin na bhfeistí sileacain.
Laghdaíonn neart réimse ard miondealaithe friotaíocht seolta: Ceadaíonn neart réimse miondealaithe 10 n-uaire níos mó ná sileacain (3MV/cm) úsáid a bhaint as sraitheanna srutha níos tanaí. Níl friotaíocht seolta dé-óid 1200V SiC Schottky ach 0.8m Ω, atá 90% níos ísle ná sin dé-óid PIN sileacain agus laghdaítear caillteanas seolta 75%.
Diomailt teasa a bharrfheabhsú le seoltacht ard teirmeach: Cumasaíonn seoltacht theirmeach 4.9W/(cm · K) aistriú tapa teasa chuig an tsubstráit diomailt teasa. Tá sé léirithe ag tástálacha ar rialtóir mótair feithicle leictreacha go laghdaítear teocht acomhal an fheiste 40 céim le húsáid dé-óid SiC Schottky agus go bhfeabhsaítear éifeachtacht an chórais 2.3% i gcomparáid le réitigh sileacain.
2. Nuáil struchtúrach: Deireadh a chur le stóráil iompróir mionlaigh
Glacann dé-óid SiC Schottky struchtúr bacainn leathsheoltóra miotail, rud a chuireann deireadh go hiomlán leis an bpróiseas athchúrsála insteallta mion-iompair in acomhail PN, agus níl a muirear aisghabhála droim ar ais (Qrr) ach 1/20 de mhuirear dé-óid aisghabhála tapa sileacain. Ag minicíocht lasctha 100kHz, laghdaítear caillteanas aistrithe dé-óid SiC Schottky 650V 82% i gcomparáid le feistí sileacain, rud a ligeann don chóras cumhachta oibriú ag minicíochtaí ard os cionn 200kHz agus laghdú 60% ar líon na gcomhpháirteanna maighnéadacha.

3, Fíorú feidhmíochta ar chásanna iarratais tipiciúil
1. I réimse na bhfeithiclí nua fuinnimh
Úsáideann rialtóir mótair Tesla Model 3 Cree C3M0075120K SiC MOSFET agus dé-óid Schottky a mheaitseáil chun:

Mhéadaigh minicíocht aistrithe go 50kHz, laghdaigh toirt an ionduchtóra 40%
Sroicheann éifeachtacht an chórais 98.5%, atá 1.2% níos airde ná an réiteach sileacain
Tháinig méadú 5-8% ar an raon
2. Foirnéisí ardteochta tionsclaíocha a rialú
Glacann an córas cumhachta meaisín réitigh leanúnach i bhfiontar cruach áirithe dé-óid ROHM SCH2080KE SiC Schottky. Tar éis oibriú leanúnach ar feadh 20000 uair an chloig ag timpeallacht 150 céim:

Tá an sruth sceite fós cobhsaí faoi bhun 0.5 μA
Is é 0 ráta teip an fheiste
Síneadh timthriall cothabhála an chórais ó 3 mhí go 2 bhliain
3. Soláthar cumhachta aeraspáis
Úsáideann córas cumhachta satailíte Sentinel-6 Ghníomhaireacht Spáis na hEorpa dé-óid Infineon IDH06G65C5XKSA1 SiC Schottky. Le linn na tástála rothaíochta fuar agus te i bhfolús ó -180 céim go+150 céim :

Sruth paraiméadar<0.5%
Friotaíocht radaíochta suas le 100krad (Si)
Laghdaigh meáchan 30% i gcomparáid le réiteach sileacain