Neue Schottky-Dioden steigern die Leistung durch Materialien und Architektur

Bei Anwendungen, die schnelle Schalteigenschaften und Hochleistungsbetrieb erfordern, ist die Schottky-Diode für die meisten Entwickler die Diode ihrer Wahl. Im Gegensatz zu einer Standarddiode, die aus einem PN-Übergang besteht, bestehen Schottky-Dioden aus einem Metallübergang mit entweder P oder N. Das Ergebnis ist eine Diode mit einem geringeren Spannungsabfall in Durchlassrichtung und einer schnelleren Sperrerholzeit.

Trotz ihrer Vorteile im Vergleich zu herkömmlichen Dioden weisen Schottky-Dioden immer noch eine Reihe von Mängeln auf. In jüngster Zeit haben verschiedene Organisationen aus Industrie und Wissenschaft bessere Schottky-Dioden entwickelt, um solche Einschränkungen zu beheben.

Letzte Woche kündigte Nexperia eine neue Schottky-Diode aus Siliziumkarbid (SiC) für Hochleistungsanwendungen an.

Das neue Produkt, die PSC1065K, ist eine Diode mit 650 V und 10 A, die speziell für Anwendungen in Industriequalität entwickelt wurde, die einen Hochleistungsbetrieb erfordern. Die neue Diode besteht aus Siliziumkarbid und bietet im Vergleich zu Nicht-SiC-Produkten eine verbesserte Leistungseffizienz, Schaltgeschwindigkeit und Durchbruchspannung. Darüber hinaus kann der PSC1065K bei Temperaturen von bis zu 175 °C betrieben werden.

Laut Nexperia eignet sich das Teil ideal für Anwendungen wie Schaltnetzteile, unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV) und Solarwechselrichter.

Ende letzten Jahres kündigte Toshiba seine eigene Schottky-Diode an – konkret einen neuen MOSFET aus Schottky-Dioden.

Der neue MOSFET besteht aus eingebetteten Schottky-Barrieredioden (SBD), die in einem Schachbrettmuster angeordnet sind. Das Ziel dieses Entwurfs besteht darin, den Einschaltwiderstand von SiC-MOSFET-Kanälen zu verbessern, der mit der bipolaren Leitung von SiC-Body-Dioden während des Rückwärtsbetriebs verbunden ist. Toshibas neues SiC-SBD mit Schachbrettmuster inaktiviert Body-Dioden, ohne dass dabei Abstriche bei der Leitung oder Zuverlässigkeit gemacht werden.

Nach Angaben des Unternehmens verzeichnete der resultierende FET einen Durchlasswiderstand von 2,7 mΩ・cm2, ein Wert, der 20 % niedriger ist als bei Standard-SiC-MOSFETs. Wichtig ist, dass diese Effizienzsteigerung laut Toshiba keine Auswirkungen auf die Zuverlässigkeit des Geräts hat.

Anfang des Jahres brachte Diodes Incorporated seine ersten Siliziumkarbid-Schottky-Barrieredioden auf den Markt.

Nach Angaben des Unternehmens profitieren die neuen Lösungen von den Wide-Bandgap-Funktionen von SiC, was zu einer effizienteren und schneller schaltenden Diode führt. Die neuen SBDs sollen eine geringe kapazitive Ladung bieten, was zu vernachlässigbaren Schaltverlusten und einem schnellen Schaltvorgang führt. Darüber hinaus bieten die Geräte eine niedrige Durchlassspannung und eine hohe Stoßstromfähigkeit, was sie zu einer nützlichen Lösung für Hochleistungslösungen macht, bei denen thermische Abschwächung wichtig ist.

Die neuen Produkte sind in zwei Varianten erhältlich: der DSCxxA065-Serie mit 650-V-Produkten von 4 A bis 10 A und der DSCxx120-Serie mit 1200-V-Produkten von 2 A bis 10 A.

Die Penn State University verfolgt bei der Entwicklung neuer Schottky-Dioden einen materialwissenschaftlichen Ansatz, wobei Forscher kürzlich einen gummiartigen SBD entwickelt haben.

Basierend auf dehnbaren elektronischen Materialien bietet die resultierende flexible Diode eine Durchlassstromdichte von 6,99 × 10−3 A/cm2 bei 5 V sowie ein Gleichrichtungsverhältnis von 8,37 × 104 bei ±5 V. Zusätzlich die flexible Diode und die daraus resultierende Logik In einer Studie wurde gezeigt, dass aus den Dioden hergestellte Gates ihre elektrischen Eigenschaften bei einer Zugdehnung von bis zu 30 % beibehalten.

Wie in ihrem kürzlich veröffentlichten Artikel beschrieben, integrierte das Team die flexiblen Dioden in eine Vielzahl flexibler elektronischer Schaltkreise, darunter AC-DC-Wandler, Energieverwaltungssysteme und Logikgatter. Das Team hofft, dass diese Forschung dazu beitragen kann, den Weg in eine Zukunft zu ebnen, in der flexible Elektronik besser realisierbar ist, selbst für Stromkreise, die historisch starr waren.