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SiC肖特基位障二極體

SiCショットキバリアダイオード

東芝在插入式封裝(TO-220)提供範圍廣泛的第二代650V碳化矽蕭特基位障二極體(SiC SBDs),額定電流為2A到10A。

第二代碳化矽蕭特基位障二極體提供比第一代碳化矽蕭特基位障二極體低了30%的品質因數(VF*QC),以及更高的順向湧浪峰值電流(IFSM),因此有助於改善電源供應器的效率及縮小尺寸。

Lineups

Voltage

Packaging

Introduction

新產品!第二代650V SiC SBD(碳化矽肖特基二極體)

該全新第二代650V SiC SBD改善了正向浪湧電流(IFSM)和優值(VF・Qc[注1]),實現了更高的電源效率。

產品特性

  • 高順向湧浪峰值電流(IFSM): 約額定電流(IF(DC))的7到9倍。
  • 低品質因數(VF*QC): 提供約比第一代碳化矽蕭特基位障二極體低30%的品質因素,因此能提供較高的效率。
  • 多種封裝選項包含絕緣及表面貼片封裝:滿足多種設計需求。

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應用

用於開關元件的高效率電源、斬波電路和續流二極體的功率因素校正(PFC)

  • 商業用途/辦公自動化設備:4K液晶顯示器、投影儀、多功能印表機
  • 工業用途:通訊基站電源、電腦伺服器

特性

全新第二代650V SBD產品陣容/特點

Package Characteristics
(Ta=25℃)
Absolute Maximum Ratings Electrical Characteristics
Forward DC Current
Non-repetitive Peak Forward Surge Current
Total Power Dissipation
Forward Voltage
Figure
of
Merit
Junction Capacitance
Total Capacitive Charge
Symbol IF(DC) IFSM Ptot VF VF・QC Cj QC
Value Max Max Max Typ.
&Max
Typ. Typ. Typ.
Unit (A) (A) (W) (V) (V・nC) (pF) (nC)

Test Conditions/

Part Number
- @ Half-sine Wave
t=10 ms
- @IF(DC) - @VR=1 V @VR=400 V
Non-
Isolation
TO-220-2L
TRS2E65F 2 21 41.6 1.45
(Typ.)
1.60
(Max)
8.4
85 5.8
TRS3E65F 3 27 48.3 11.7
120 8.1
TRS4E65F 4 39 55.6 15.1
165 10.4
TRS6E65F 6 55 68.2 21.9
230 15.1
TRS8E65F 8 69 83.3 28.6
300
19.7
TRS10E65F 10 83 107 35.4
400
24.4

*1  VF・QC  : The product of forward voltage and total charge (VF*QC) indicates the loss performance of SiC Schottky barrier diodes. When devices with the same current rating are compared, a device with a lower VF*QC provides a lower loss.

SiC肖特基二極體有助於降低功耗,提高耗電設備的功率效率

由於客戶關注的重點大都轉向環保、乾淨的能源,所以市場對於能夠實現低損耗和高效能源轉換的功率器件的需求日益增長。碳化矽(SiC)作為寬禁帶半導體,它比矽(Si)的臨界擊穿電場高出8倍,所以有望成為下一代高電壓、低損耗功率器件的製造材料。
Si基肖特基二極體(SBD)能提供的VRRM最多僅為200V,而東芝全新的SiC基SBD因其在高溫區域具有較低的洩漏電流而能提供更高的反向電壓(VRRM)。SiC肖特基二極體是伺服器電源和太陽能調節器等功率轉換應用的理想解決方案。在高電壓和高電流條件下,SiC肖特基二極體比傳統Si SBD的操作更加穩定。因此,SiC肖特基二極體有助於大幅降低熱功率損耗。


● Si和SiC的物理性能比較

● Physical property comparisons between Si and SiC
Characteristic Si SiC(4H)
Band gap 1.12 eV 3.26 eV
Electron mobility μ 1400 cm2/Vs 1000 cm2/Vs
Relative dielectric constant ε 11.8 9.7
Critical breakdown field E 0.3 MV/cm 2.5 MV/cm
Transistor performance limit
Ron・A (@600 V)
70 mΩ・cm2 0.14 mΩ・cm2
Features Easily available
Easy to process
Inexpensive
Easy to reduce on-resistance
Low leakage current at high temperatures
Easy to create designs with high
withstand voltage

SiC肖特基二極體的產品特性

多數載流子器件具有肖特基勢壘結構

SiC肖特基二極體為多數載流子器件,其結構與Si SBD相同。SiC肖特基二極體採用寬禁帶半導體製造而成,在高溫區域也能提供低的洩漏電流,這就可以保證在高電壓和高電流條件下維持穩定的操作。東芝的SiC肖特基二極體具有結勢壘肖特基(JBS)結構,可進一步降低洩漏電流。

高速開關

理論上,SiC肖特基二極體憑藉其肖特基結構和多數載流子操作而能提供零反向恢復時間(trr)。但是實際上,SiC肖特基二極體也具有反向恢復區。相比于Si高效二極體(HED)的反向恢復時間(trr)為40ns,SiC肖特基二極體的反向恢復時間僅為20ns(Ta = 25°C)。

不依賴於溫度的恢復特徵

因為SiC肖特基二極體是多數載流子器件,所以理論而言其電氣性能不依賴於溫度。所以,即使是在高溫區域,SiC肖特基二極體也能提供卓越的性能。

相比於Si HED的總損耗降低(東芝測試)

SiC肖特基二極體的總損耗(包括導通損耗和開關損耗)較低。因此,SiC肖特基二極體可以進行高頻率開關,從而有助於縮小電源的尺寸大小。

東芝肖特基二極體 產品特點

特點1: 高溫下卓越的VF-IR平衡性能

SiC肖特基二極體的正向電壓(VF)和反向電流(IR)之間存在平衡。東芝正在通過優化器件結構以試圖改進VF-IR平衡性能。我們的SiC肖特基二極體即使是在高溫區域,也能提供較低損耗,從而有助於降低功率損耗。

特點2: 低VF溫度係數

東芝的SiC肖特基二極體對於正向電壓(VF)的依賴性較低,這就可以降低高溫區域的傳導損耗。

封裝

雖然SiC SBD的導通損耗高於Si FRD,但SiC SBD具有較低的切換損耗,所以總體損耗有所降低。

損耗模擬:IF=6A,VDD=400V,f=150kHz,50%Duty cycle

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