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在 10A 的额定电流下，硅续流二极管展现出最低的正向压降，SiC 肖特基二极管的 Vf 更高，而快速硅二极管展现出最高的正向压降。正向电压与温度之间的关联差别很大：快速硅二极管具有负的温度系数，150°C 下的 Vf 比 25°C 下的 Vf 低。对于 12A 以上的电流，CAL 的温度系数为正，SiC 肖特基二极管即使电流为 4A 时，温度系数也为正。由于二极管通常并联以实现大功率器件，需要具有正温度系数以避免并联二极管中的电流不平衡和运行温度不均匀。这里，SiC 肖特基二极管显示出最佳的性能。但与常规硅二极管相比，SiC 肖特基二极管的静态损耗较高。由于二极管是基于 10A 额定电流进行比较的，考虑不同供应商的器件之间有时不同的额定电流定义是很重要的。为了更加深入地了解器件性能，画出电流密度（正向电流除以芯片面积）与正向压降之间的关系是有用的，它考虑到了芯片的面积。图 1.b 显示了等效电流密度，传统硅二极管和 SiC 肖特基二极管具有非常相似的正向压降，而快速硅二极管的 Vf 仍然是最高的?；痪浠八担笔褂孟嗤男酒婊?，硅二极管和 SiC 二极管具有可比的静态损耗。通常 SiC 芯片尺寸更小，由于额度电流的确考虑到了静态和动态损耗，额定电流，所以带来较小的总损耗，因此缩小了芯片的尺寸。

 

看一下 SiC 肖特基二极管的动态损耗，可以清楚地看到 SiC 器件的主要优点，见表 1。

 

 

表 1：传统硅续流二极管（CAL HD）、SiC 肖特基二极管和快速硅二极管的动态参数。所有二极管额定电压 1200V，额度电流 10A。

 

 

于常规硅二极管相比，SiC 肖特基二极管的反向恢复电流 IRRM 要低 50%以上，反向恢复电荷 QRR 降低了 14 倍，关断损耗 Eoff 降低了 16 倍。Si- 快速二极管显示了比常规硅二极管更好的特性，但它不会达到 SiC 肖特基二极管那样的优异动态特性。由于 SiC 肖特基二极管动态损耗低，可以显著减少逆变器损耗，节约用于冷却的开支并且增加逆变器的功率密度。此外，低动态损耗使 SiC 肖特基二极管非常适合高开关频率。

 

另一方面，快速开关的续流二极管可能有个缺点，反向电流非常陡峭的下降可能导致电流截止和振荡。在使用硅二极管的情况下，电流截止是由软关断特性控制的。图 2 比较了在 CAL HD 和 SiC 肖特基续流二极管的关断特性。

 

 

图 2：硅二极管和 SiC 续流二极管关断特性。SiC 二极管的关断损耗几乎看不出来。由于 SiC 二极管的关断损耗小，反向电流迅速下降，使得反向电流和电压上的振荡小。

 

有了硅基 CAL HD 二极管，能够观测到 CAL 硅续流二极管众所周知的软关断行为。由于反向电流平滑地减小，没有看到电压尖峰和振荡。另一方面，软关断行为会带来显著的关断损耗，因为当二极管上的电压上升时有相当大的反向电流流过。SiC 肖特基二极管基本上没有显示出任何的反向恢复电荷，因此关断损耗非常低。由于反向电流的迅速减小，产生小的振荡，可以在反向电流和压降中见到纹波。在我们的例子中，SiC 肖特基二极管的快速关断行为通过优化 DCB 上的芯片布局和?？榈牡驮由⒌绺薪写?。因此，电压振荡很小，不会导致显著过电压尖峰。因此，能够管理快速开关二极管的缺点，并通过优化的?？樯杓瞥浞掷?SiC 肖特基二极管的优点。图 3 中，通过对比传统硅?？楹痛锌焖俟?IGBT 和 SiC 肖特基二极管的 SiC 混合?？橄允境?SiC 二极管的优点。

 

图 3：传统硅三相桥?？榈氖涑龅缌鳎?200V，450A 沟道型 IGBT+CAL 续流二极管）和 SiC 混合三相桥?？椋?200V，300A 快速 IGBT 和 SiC 肖特基二极管）。安装在水冷散热器上的 SKiM93 ?？榈娜人鸷募扑?。

 

正如所料，SiC 肖特基二极管的优异动态特性显著增加了?？榈氖涑龉β?。给定芯片设置，该设置被选择用于较高开关频率下实现最佳性能，30kHz 下的可用输出电流可以增加超过 70%。随着开关频率的进一步升高，混合 SiC ?？樗吹暮么ι踔粮蟆＝系偷乃鸷暮陀纱硕竽？榧豆β适涑隹梢砸约钢址绞奖焕?。逆变器的重量和体积可显著减少，这对诸如汽车和航空航天应用很重要。利用高开关频率，采用较小的 LC 滤波器是可能的，这可以减少逆变器尺寸和成本。最后但并非最不重要的是，更低的损耗在能效方面也是显著的优势，对诸如太阳能、UPS 和汽车应用很重要。

 

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