1、SiC二极管在二极管在PD充电上的应充电上的应用用半导体随着数码消费类产品在我们的日常生活中越来越普遍，我们对能源 和充电的要求越来越高。快速充电已应用的越来越广泛，大功率充电成 为不可避免的趋势。随着充电器的功率越来越高，体积越来越小，功率 密度将越来越大，第三代半导体如SiC、GaN器件的运用也越来越广泛。今天我们主要介绍一下SiC Diode在大功率PD充电器上的应用。1、什么是SiC2、SiC二极管的结构3、SiC二极管的特点在PD上的应用4、实际应用对比什么是SiC碳化硅（SiC）是用石英砂、石油焦（或煤焦）、木 屑为原料经过电阻炉高温锻炼而成。碳化硅在大自然也 存在罕见的矿藏，莫桑
2、石。碳化硅又称碳硅石。在今世 C、N、B等非氧化物高技本领火原猜中，碳化硅为运用 最广泛、最经济的一种。能够称为金钢砂或耐火砂。碳化硅因为化学功能安稳、导热系数高、热膨胀系数 小、耐磨功能好，除作磨料用外，还有许多其他用处，例如：以特别工艺把碳化硅粉末涂布于水轮机叶轮或汽 缸体的内壁，可进步其耐磨性而延伸运用寿命12倍；用以制成的高档耐火资料，耐热震、体积小、重量轻而 强度高，节能作用好。低等碳化硅（含SiC约85%）是极 好的脱氧剂，用它可加速炼钢速度，并便于操控化学成 分，改进钢的质量。此外，碳化硅还许多用于制作电热 元件硅碳棒。碳化硅的硬度很大,莫氏硬度为9.5级，仅次于世界上最硬的金刚
3、石10级，具有优秀的导热功能，是一种半导 体，高温时能抗氧化。SiC二极管的结构由于碳化硅具有不可比拟的优良性能，碳化硅是宽禁带半导体材料的一种，主要特点是高热导率、高饱和以及电子漂移速率和高击场强等，因此被应用于各 种半导体材料当中，碳化硅器件主要包括功率二极管和功率开关管。功率二极管 包括结势垒肖特基（JBS）二极管、PiN二极管和超结二极管；功率开关管主要包 括金属氧化物半导体场效应开关管（MOSFET）、结型场效应开关管（JFET）、双极型开关管（BJT）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、门极可关断晶闸管（GTO）和发射极可关断晶闸管（ETO）等。阳极阴极SiC肖特基二极管SiC二极管
4、的特点SiC电力电子器件优势：1、电能利用效率高：Si器件逆变器转换效率96%，SiC器件逆变器转换效率99%。2、小型化：开关速度高，工作温度高，功率密度大。3、成本低通过提高工作频率来缩小外围电感器，降低外围电路成本，总成本低。4、使用电压高：击穿电压高，产品电压最高可达6KV以上。制造流程1.高温离子注入（500）及退火（1700）；2.欧姆合金温度更高（1100）3.钝化工艺-需要更厚的保护层245311.外延：生长SiC N-漂移区2.离子注入：形成P+区；3.背面金属淀积、合金；4.正面肖特基金属淀积、合金；5.钝化层介质淀积；性能特点和传统的Si 二极管相比，SiC二极管具有极快
5、的反向恢复速度和小的恢 复电流，因此，它的反向恢复损耗很低，几乎为零。很适合在高频的应用。同时，SiC器件特性受温度影响较小，也更适合小体积的产品设计。性能特点恢复损耗几乎不受温度的影响PD上的应用在100W以上的PD产品上，为了追求效率和体积，我们一般采用 PFC+LLC的拓扑结构来进行设计。如下：PD上的应用PFC电路常用的三种控制模式PD上的应用反向恢复损耗对电路的影响PD上的应用实际的PD设计中，为减小电感体积，PFC部分通常工作在CCM模式。二极管的工作波形如下：二极管的导通损耗为：VF*Iav*（1-D）在CCM模式下，升压二极管的损耗包括二极管导通时的正向压降损耗和二极管 在开通
6、和关断时的损耗。二极管的反向恢复电流不仅在二极管上造成损耗，而且会 流经MOS管，在MOS的开通过程中造成更大的开通损耗。同时二极管的反向恢复电 流造成较大的DI/DT，产生严重的电磁干扰。可见，二极管的反向恢复电流对系统的 器件应力以及效率温度和EMI产生严重的影响。SiC二极管和Si二极管相比，其反向 恢复电流和恢复时间极小，可大大提高系统的稳定性和效率。同时，SiC二极管受温 度影响很小，适合长时间高温条件下的工作。二极管的关 断损耗：P=VD*IDdtt1t 3SiC产品（Maplesemi）半导体从2014年开始进行650V/1200V级SiC Diode商业化技术，2015年全面实
7、现商业化。是继CREE/ROHM之后为数 不多可进行量产商业化SiC 产品的公司之一。公司设有上海研发中心和深圳 实验室，主要研发人员在产品研发和生产制程方面都具有丰富的行业经验，平均行业经验在15年以上。主要负责产品结构设计、器件仿真、版图设计、工艺制程开发等。目前公司全线采用6英寸工艺平台进行SiC器件的生产，并 贴合市场应用，推出包括DFN5*6、DFN8*8等特殊封装外型，大批量用在 金牌PC电源、PD充电、光伏逆变等领域。SiC产品器件和国际品牌的测试对比：SiC产品0200400600800100005101520IR(A)RV(V)JT=250CMSP10065V1 C3D100
8、60A0200400600800100005101520IR(A)RV(V)JT=1750CMSP10065V1 C3D10060A0.00.51.01.52.02.505101520I(A)FV(V)FJT=250CMSP10065V1 C3D10060A0.00.51.01.52.02.505101520I(A)FV(V)FJT=1750CMSP10065V1C3D10060A反向特性对比正向特性对比SiC产品0.111010010000100200300400500600MSP10065V1 C3D10060AC(pF)RV(V)010020030040050060003691215MS
9、P10065V1 C3D10060AEc(J)RV(V)国际品牌国际品牌C结电容比较总电容电荷比较SiC产品实际应用举例输入电压产品型号效率110VacMSM06065G195%普通肖特基94.6%220VacMSM06065G195.8%普通肖特基95.3%产品：300W PD充电器。SiC产品目前，的SiC产品在PD品牌厂商，如MOMAX、BASE、Ugreen等已在批量 生产。MOMAX 100W 2A2C PD充电器SiC产品Ugrenn 100W 1A3C PD充电器SiC产品如下为我司现有产品，欢迎广大朋友咨询。Type NumberPolarityPackageVRVIFAVFV
10、TYPTj CMSD02065G1NTO-25265021.4175MSP02065G1NTO-220-2Lead65021.4175MSD04065G1NTO-25265041.4175MSP04065G1NTO-220-2Lead65041.4175MSM06065G1NDFN5*6/8*865041.35175MSD06065G1NTO-25265061.4175MSP06065G1NTO-220-2Lead65061.4175MSNP06065G1NTO-220-2Lead65061.45175MSP08065G1NTO-220-2Lead65081.4175MSNP08065G1NT
11、O-220-2Lead65081.45175SiC产品Type NumberPolarityPackageVRVIFAVFVTYPTj CMSP10065G1NTO-220-2Lead650101.4175MSNP10065G1NTO-220-2Lead650101.45175MSP16065G1NTO-220-2Lead650161.4175MSP20065G1NTO-220-2Lead650201.4175MS2H32065G1NTO-247-3Lead650321.4175MS2H40065G1NTO-247-3Lead650401.4175MS2TH60065G1NTO-247-2Le
12、ad650601.4175MSD02120G1NTO-252120021.45175MSD05120G1NTO-252120051.45175MSD10120G1NTO-2521200101.45175MSP10120G1NTO-220-2Lead1200101.45175MSF10120G1NTO-220F-2Lead1200101.45175SiC产品Type NumberPolarityPackageVRVIFAVFVTYPTj CMSH16120G1NTO-247-2Lead1200161.45175MSH20120G1NTO-247-2Lead1200201.45175MS2H201
13、20G1NTO-247-3Lead1200201.45175MS2H32120G1NTO-247-3Lead1200321.45175MS2H40120G1NTO-247-3Lead1200401.45175Type NumberPolarityPackageVDSVIDARDS（ON）VTHVTypMaxMSK060065M1NTO-247-4Lead650300.060.061.82.5MSH060065M1NTO-247-3Lead650300.060.061.82.5MSK080120M1NTO-247-4Lead1200400.080.081.82.5MSH080120M1NTO-247-3Lead1200400.080.081.82.5MSK040120M1NTO-247-4Lead1200600.040.041.82.5MSK025120M1NTO-247-4Lead1200800.0251.82.5Thank You
