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2000℃的高溫下，將碳粉和硅粉通過高溫分解成原子，通過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、高速開關、低導通電阻、高效率等特性，有助于降低能耗和縮小系統(tǒng)尺寸。

一、PFC電路在安規(guī)中的重要性

開關電源，由于整流后采用大容量的濾波電容，呈現(xiàn)容性負載，而在電容充放電時會使電網中產生大量高次諧波，產生污染和干擾，人們開始在開關電源中引入PFC電路，功率在75W以上的開關電源強制要求加入PFC電路以提高功率因數，修正負載特性。

PFC分為被動式和主動式兩種。被動式采用大電感串聯(lián)補償，主要缺點是體積大，且效率低。隨著近年來半導體器件迅猛發(fā)展，被動式PFC被主動式PFC全面取代。主動式PFC采用PFC控制器、開關管、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。

主動式PFC通過控制器驅動開關管升壓、二極管整流為主電容充電，根據電壓電流之間的相位差進行功率因素補償。

二、碳化硅應用于PFC電路優(yōu)勢

隨著業(yè)界對電源功率密度的追求，以及氮化鎵功率器件的普及，主動式PFC需要提高工作頻率來減小磁芯體積，此時常規(guī)快恢復二極管的性能已經不能滿足高頻下整流需求，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：

沒有反向恢復電流，反向恢復時間極短，應用中沒有反向恢復尖峰，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，有的甚至會數倍于正向電流，這不但會增加二極管的損耗，也會引起較大的EMT（電磁干擾）。所以二極管反向恢復電流和恢復時間的存在會限制開關電源的開關頻率，無法進一步小型化。高頻整流電路中要選擇反向恢復電流較小、反向恢復時間較小的整流二極管。另外反向恢復電流在CCM電流連續(xù)模式下，會對開關管造成很大的威脅。反向恢復的電壓會反射到開關管上，使開關管的應力增加，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業(yè)的發(fā)展，并向全球功率器件消費者提供優(yōu)質的半導體功率器件產品和專業(yè)服務。

泰科天潤在北京擁有一座完整的半導體工藝晶圓廠，可在4/6英寸SiC晶圓上實現(xiàn)半導體功率器件的制造工藝。作為國內碳化硅研發(fā)生產和平臺服務型公司，泰科天潤的產品線涉及基礎核心技術產品、碳化硅成型產品以及多套行業(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等系列的產品已經投入批量生產，產品質量完全可以比肩國際同行業(yè)的先進水平。泰科天潤通過與產業(yè)同行、科研院所、國內外專家共同探索與開發(fā)，正在將SiC功率器件推廣到更多更廣的應用領域。

概括：

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

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(tǒng)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域，例如電力電子設備、汽車電子等，提高了產品的可靠性和壽命。

   
   

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

   
   

3. 高開關速度：碳化硅二極管具有快速的開關速度，能夠在納秒級別實現(xiàn)開關操作。這意味著它可以迅速響應高頻率的電源需求，提供更穩(wěn)定的電壓輸出和電流傳輸。高開關速度也有助于減少開關過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(tǒng)中的熱量產生，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、高開關速度和低導通壓降等特點，成為大功率電源產品的核心競爭力。它可以提供更可靠、高效和穩(wěn)定的電源解決方案，適用于各種領域的高性能電子設備。