碳化硅（SiC）是碳和硅的化合物，碳化硅單晶材料采用物理氣相輸運（PVT）法，在超過(guò)2000℃的高溫下，將碳粉和硅粉通過(guò)高溫分解成原子，通過(guò)溫度控制沉積在碳化硅籽晶上形成碳化硅晶體。

碳化硅器件擁有高耐壓、高速開(kāi)關(guān)、低導通電阻、高效率等特性，有助于降低能耗和縮小系統尺寸。

一、PFC電路在安規中的重要性

開(kāi)關(guān)電源，由于整流后采用大容量的濾波電容，呈現容性負載，而在電容充放電時(shí)會(huì )使電網(wǎng)中產(chǎn)生大量高次諧波，產(chǎn)生污染和干擾，人們開(kāi)始在開(kāi)關(guān)電源中引入PFC電路，功率在75W以上的開(kāi)關(guān)電源強制要求加入PFC電路以提高功率因數，修正負載特性。

PFC分為被動(dòng)式和主動(dòng)式兩種。被動(dòng)式采用大電感串聯(lián)補償，主要缺點(diǎn)是體積大，且效率低。隨著(zhù)近年來(lái)半導體器件迅猛發(fā)展，被動(dòng)式PFC被主動(dòng)式PFC全面取代。主動(dòng)式PFC采用PFC控制器、開(kāi)關(guān)管、電感和二極管組成升壓電路，具有體積小，輸入電壓范圍寬，功率因數補償效果好的優(yōu)點(diǎn)。

主動(dòng)式PFC通過(guò)控制器驅動(dòng)開(kāi)關(guān)管升壓、二極管整流為主電容充電，根據電壓電流之間的相位差進(jìn)行功率因素補償。

二、碳化硅應用于PFC電路優(yōu)勢

隨著(zhù)業(yè)界對電源功率密度的追求，以及氮化鎵功率器件的普及，主動(dòng)式PFC需要提高工作頻率來(lái)減小磁芯體積，此時(shí)常規快恢復二極管的性能已經(jīng)不能滿(mǎn)足高頻下整流需求，這為碳化硅二極管在PFC上的應用創(chuàng )造有利條件。

碳化硅二極管相對于硅二極管有如下的優(yōu)點(diǎn)：

沒(méi)有反向恢復電流，反向恢復時(shí)間極短，應用中沒(méi)有反向恢復尖峰，在CCM模式下具有很強的優(yōu)勢，硅二極管反向恢復電流的峰值相當可觀(guān)，有的甚至會(huì )數倍于正向電流，這不但會(huì )增加二極管的損耗，也會(huì )引起較大的EMT（電磁干擾）。所以二極管反向恢復電流和恢復時(shí)間的存在會(huì )限制開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)頻率，無(wú)法進(jìn)一步小型化。高頻整流電路中要選擇反向恢復電流較小、反向恢復時(shí)間較小的整流二極管。另外反向恢復電流在CCM電流連續模式下，會(huì )對開(kāi)關(guān)管造成很大的威脅。反向恢復的電壓會(huì )反射到開(kāi)關(guān)管上，使開(kāi)關(guān)管的應力增加，損耗增大。

在相同功率下SiC的尺寸可以做到更小。另外器件的導通電阻更小，高壓損耗低。SiC二極管的性能基本不受結溫的影響，最高工作溫度175℃ 依舊可以可靠運行。

應用案例：

泰科天潤半導體科技（北京）有限公司是中國碳化硅（SiC）功率器件產(chǎn)業(yè)化的倡導者之一。泰科天潤致力于中國半導體功率器件制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并向全球功率器件消費者提供優(yōu)質(zhì)的半導體功率器件產(chǎn)品和專(zhuān)業(yè)服務(wù)。

泰科天潤在北京擁有一座完整的半導體工藝晶圓廠(chǎng)，可在4/6英寸SiC晶圓上實(shí)現半導體功率器件的制造工藝。作為國內碳化硅研發(fā)生產(chǎn)和平臺服務(wù)型公司，泰科天潤的產(chǎn)品線(xiàn)涉及基礎核心技術(shù)產(chǎn)品、碳化硅成型產(chǎn)品以及多套行業(yè)解決方案。目前泰科天潤的碳化硅器件650V/2A-100A、1200V/2A-50A、1700V/5A -50A、3300V/0.6A-50A等系列的產(chǎn)品已經(jīng)投入批量生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量完全可以比肩國際同行業(yè)的先進(jìn)水平。泰科天潤通過(guò)與產(chǎn)業(yè)同行、科研院所、國內外專(zhuān)家共同探索與開(kāi)發(fā)，正在將SiC功率器件推廣到更多更廣的應用領(lǐng)域。

概括：

碳化硅二極管（Silicon Carbide Diodes）作為大功率電源產(chǎn)品的核心競爭力有以下幾個(gè)方面：

1. 高溫性能：碳化硅材料具有優(yōu)異的高溫性能，可在高溫環(huán)境下工作，通?？赡褪芨哌_200度以上的工作溫度。相比之下，傳統的硅二極管在高溫下容易失效。這使得碳化硅二極管非常適用于高溫應用領(lǐng)域，例如電力電子設備、汽車(chē)電子等，提高了產(chǎn)品的可靠性和壽命。

   
   

2. 低功耗：碳化硅二極管具有較低的開(kāi)關(guān)損耗和導通損耗。開(kāi)關(guān)損耗是指在開(kāi)關(guān)過(guò)程中產(chǎn)生的能量損失，導通損耗是指在導通狀態(tài)下產(chǎn)生的能量損失。碳化硅二極管的低功耗特性使得它在高頻率開(kāi)關(guān)電源和逆變器應用中表現出色，能夠提供更高的效率和能源利用率。

   
   

3. 高開(kāi)關(guān)速度：碳化硅二極管具有快速的開(kāi)關(guān)速度，能夠在納秒級別實(shí)現開(kāi)關(guān)操作。這意味著(zhù)它可以迅速響應高頻率的電源需求，提供更穩定的電壓輸出和電流傳輸。高開(kāi)關(guān)速度也有助于減少開(kāi)關(guān)過(guò)程中的功耗和熱損失。

   
   

4. 低導通壓降：碳化硅二極管具有較低的導通壓降（Forward Voltage Drop），即在導通狀態(tài)下的電壓降低。這意味著(zhù)更小的能量損失和更高的效率。低導通壓降還能減少電源系統中的熱量產(chǎn)生，提高整體能源利用效率。

綜上所述，碳化硅二極管以其高溫性能、低功耗、高開(kāi)關(guān)速度和低導通壓降等特點(diǎn)，成為大功率電源產(chǎn)品的核心競爭力。它可以提供更可靠、高效和穩定的電源解決方案，適用于各種領(lǐng)域的高性能電子設備。