مزایا و معایب عملکرد الکتریکی دستگاه های برق کاربید سیلیکون

مزایای:

1. مقاومت در برابر ولتاژ بالا: میدان الکتریکی بحرانی شکست به اندازه 2MV/cm (4H-SiC) است، بنابراین مقاومت ولتاژ بالاتری دارد (10 برابر Si).

2. اتلاف گرما آسان: به دلیل رسانایی حرارتی بالاتر مواد SiC (سه برابر Si)، اتلاف گرما آسانتر است و دستگاه می تواند در دمای محیط بالاتر کار کند. از نظر تئوری، دستگاه های قدرت SiC می توانند در دمای اتصال 175 درجه کار کنند، بنابراین اندازه هیت سینک می تواند به طور قابل توجهی کاهش یابد.

3. تلفات رسانایی کم و افت سوئیچینگ: مواد SiC دو برابر سرعت اشباع الکترون Si دارند، باعث می‌شود که دستگاه‌های SiC دارای مقاومت بسیار کم (1/100 در Si)، افت رسانایی کم باشند. مواد SiC سه برابر پهنای باند Si دارند، جریان نشتی در مقایسه با دستگاه Si چندین مرتبه کاهش می یابد، که می تواند از دست دادن توان دستگاه قدرت را کاهش دهد. هیچ پدیده عقب‌نشینی جریانی در فرآیند خاموش وجود ندارد، از دست دادن سوئیچینگ کم، که می‌تواند از دست دادن توان دستگاه برق را کاهش دهد. هیچ پدیده انتهایی فعلی در فرآیند خاموش وجود ندارد، تلفات سوئیچینگ کم است. هیچ جریانی در هنگام خاموش شدن وجود ندارد، تلفات سوئیچینگ کم است و فرکانس سوئیچینگ را می توان برای کاربردهای عملی بسیار افزایش داد (10 برابر Si).

4. می تواند اندازه ماژول قدرت را کاهش دهد: به دلیل چگالی جریان بالای دستگاه (مانند محصولات Infineon تا 700A / سانتی متر)، در همان سطح قدرت، ماژول های قدرت تمام SiC (SiC MOSFETsSiC SBD) اندازه بسته بندی به طور قابل توجهی کوچکتر از ماژول های قدرت Si IGBT است.

عیب عمده: عیب عمده دیود شاتکی جریان معکوس نسبتاً زیاد است. به دلیل اتصال فلز-نیمه هادی آن، زمانی که ولتاژ در جهت معکوس متصل می شود، بیشتر مستعد جریان های نشتی است. علاوه بر این، دیودهای شاتکی تمایل دارند حداکثر ولتاژ معکوس پایینی داشته باشند. آنها تمایل دارند حداکثر مقدار 50 ولت یا کمتر داشته باشند. به خاطر داشته باشید که ولتاژ معکوس مقداری است که در آن دیود شکسته می شود و هنگامی که ولتاژ در جهت معکوس (از کاتد به آند) وصل می شود، جریان زیادی را هدایت می کند. این بدان معنی است که دیود شاتکی نمی تواند ولتاژ معکوس زیادی را بدون شکستن و رسانش مقدار زیادی جریان تحمل کند. حتی قبل از اینکه به حداکثر مقدار معکوس خود برسد، همچنان مقدار کمی جریان نشت می کند.

بسته به کاربرد و استفاده از مدار، این ممکن است مهم یا ناچیز باشد.