[经验]

基本半导体第三代碳化硅肖特基二极管性能详解

2023-2-28 17:13:35

2370 二极管碳化硅肖特基二极管 PFC

　　导读
　　追求更低损耗、更高可靠性、更高性价比是碳化硅功率器件行业的共同目标。为不断提升产品核心竞争力，基本半导体成功研发第三代碳化硅肖特基二极管，这是基本半导体系列标准封装碳化硅肖特基二极管家族中的新成员。
　　相较于前两代二极管，基本半导体第三代碳化硅肖特基二极管在沿用6英寸晶圆工艺基础上，实现了更高的电流密度、更小的元胞尺寸、更低的正向导通压降。
　　基本半导体第三代碳化硅肖特基二极管继承了第一代和第二代产品的优点，采用JBS结构，优化了N-外延层的掺杂浓度，减薄N+衬底层，使得二极管具有更低的正向导通压降VF和结电荷QC，可以降低应用端的导通损耗和开关损耗。

　　图（1）碳化硅二极管的JBS结构简图
　　第三代产品缩小了芯片面积，并沿用6英寸晶圆量产，产量将大大提高。
　　产品参数对比
　　01
　　正向导通压降
　　相比之下，Gen3产品不论是在常温25℃还是在高温120℃的条件下VF都比Gen1、Gen2更优。
　　在常温25°C和高温120°C条件下，通过额定电流，测量二极管的VF值；
　　VF @25℃：Gen1》 Gen2 》 Gen3
　　VF @120℃ ：Gen1》 Gen2 》 Gen3

　　02
　　电源效率对比
　　碳化硅肖特基二极管应用在1500W电源的PFC电路中（位置如下图）。
　　测试条件：
　　输入电压 100V、220V
　　输出电压 48V 输出电流30A

　　图（3）PFC电路中二极管所在位置

　　图（4）1500W电源中二极管位置
　　二极管在1500W电源上工作1小时，待热稳定后的满载效率对比；
　　在输入电压220V条件下，Gen3相比Gen1产品满载效率提高0.1% 。

　　03
　　温升测试
　　二极管在1500W电源上工作1小时，待热稳定后进行温度对比；

　　图（7）温度测试点
　　从下图可以看出，虽然第三代产品芯片面积减小了，但温升效果并未因此变差，而是与前两代产品基本持平。

　　04
　　通流测试
　　二极管固定在120°C的加热平台，通过额定电流（直流），温度稳定后测量VF和温度；
　　相比之下，第三代产品的通流温度和VF比Gen1、Gen2更优：
　　温度：Gen1》 Gen2 》 Gen3
　　VF：Gen1》 Gen2 》 Gen3

　　产品优点
　　综上所述，基本半导体推出的第三代碳化硅肖特基二极管有以下优点：
　　更低VF：第三代二极管具有更低VF，同时VF随温度的增长率也更低，使应用导通损耗更低。
　　更低QC：第三代二极管具有更低QC，使应用开关损耗更低。
　　更高性价比：芯片面积减小后，第三代二极管具有更高性价比。
　　更高产量：使用6英寸晶圆平台，单片晶圆产出提升至4英寸平台的2倍以上。

原作者：基本半导体