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5-6-4-1-2 rectificadores de potência bipolares e híbridos

5. Tecnologia de carboneto de silício

5-6-4-1-2 rectificadores de potência bipolares e híbridos

2018-01-08

para aplica�es de voltagem mais elevada, a injec�o de carga de ve�ulo minorit�io bipolar (isto � modula�o de condutividade) deve permitir que os di�s pn sic suportem densidades de corrente mais elevadas do que os diodos schottky unipolares cujas regi�s de deriva conduzem apenas utilizando ve�ulos de maioria dopante-�omo. De acordo com a experiência do retificador de silício, o vazamento reverso relacionado à geração da junção pn sic é geralmente menor do que o vazamento reverso do diodo schottky termionicassisted. Assim como os dispositivos bipolares de silício, o controle reprodutível da vida útil da portadora minoritária será essencial para otimizar as compensações de velocidade de comutação versus desempenho de densidade de corrente no estado de dispositivos sic bipolares para aplicações específicas. A redução da vida útil da portadora via incorporação de impurezas intencionais e introdução de defeitos induzidos pela radiação parece viável. Contudo,

a capacidade de obter tempos de vida de operadora minoritários consistentemente longos (acima de um microssegundo) se mostrou um tanto ilusória até o momento, indicando que melhorias adicionais nos processos de crescimento de material sic são necessárias para possibilitar o pleno potencial dos retificadores de energia bipolares.


Até o momento, os retificadores de potência sip bipolares ainda não estão comercialmente disponíveis. baixa confiabilidade elétrica causada por expansão eletricamente acionada de falhas de empilhamento de camada epitaxial 4h-sic iniciadas a partir de defeitos de deslocamento de plano basal (Tabela 5.2) preveniu efetivamente esforços combinados para a comercialização de diodos de junção pn 4h-sic no final dos anos 90. em particular, a recombinação bipolar elétron-buraco que ocorre nas junções pn orientadas para frente impulsionou o aumento do distúrbio de empilhamento na camada bloqueadora de 4h-sic, formando um poço quântico de ampliação (baseado no bandgap 3c-sic mais estreito) que efetivamente degrada o transporte (difusão ) de portadores minoritários através da camada de bloqueio de junção levemente dopada. como resultado, as voltagens para a frente dos retificadores de 4h-sic pn necessários para manter o aumento da corrente nominal no estado imprevisível e indesejavelmente ao longo do tempo. Conforme discutido na seção 5.4.5, a pesquisa para compreender e superar esse problema induzido por defeitos de material fez importantes progressos, de modo que, esperançosamente, os dispositivos bipolares de energia possam ser comercializados dentro de alguns anos.


Uma desvantagem da banda larga de sic é que ela requer tensões de polarização de polarização maiores para alcançar o “joelho” de um diodo em que uma corrente significativa no estado começa a fluir. por sua vez, a maior tensão do joelho pode levar a um aumento indesejável da dissipação de energia no estado. no entanto, os benefícios de 100 × diminuíram a resistência da região de deriva e a comutação dinâmica muito mais rápida deve superar as desvantagens da tensão do joelho na maioria das aplicações de alta potência. enquanto o joelho inicial de junções sic pn é maior (cerca de 3 v) do que para junções sic schottky (em torno de 1 v), a modulação de condutividade permite que as junções pn sic atinjam uma queda de tensão mais baixa para aplicações de tensão de bloqueio mais altas.


Estruturas híbridas de retificador schottky / pn primeiramente desenvolvidas em silício que combinam o bloqueio reverso da junção pn com o \"schottky forward forward\" devem ser extremamente úteis na realização de retificadores sic otimizados para aplicações. da mesma forma, combinações de estruturas metálicas schottky duplas e estruturas retificadoras de trincheira podem também ser usadas para otimizar as propriedades de retorno direto e reverso do retificador sic.


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