碳化矽（SiC）是碳和（hé）矽的化合物，碳化矽（guī）單晶材料（liào）采用物理氣相（xiàng）輸運（yùn）（PVT）法，在超（chāo）過2000℃的高溫下（xià），將碳粉和矽粉通過高溫（wēn）分解（jiě）成原子，通過溫度控製沉積在碳化矽籽晶上（shàng）形（xíng）成碳化矽晶體。

碳化矽器件擁有高耐壓、高速開關、低導通電阻、高效率等特性（xìng），有助於降低能耗和縮小係統尺（chǐ）寸。

一（yī）、PFC電路在安規中的重要性

開關電源，由於整流後采用大容量的濾波電容，呈現容性負載，而在電容充放電時會使（shǐ）電網（wǎng）中產生大量高次諧波，產生汙染和幹擾，人們開始（shǐ）在開關電源中引入PFC電路，功率在（zài）75W以上的開關電源強（qiáng）製要求加入（rù）PFC電（diàn）路以提高功率因數，修（xiū）正負載特性。

PFC分為被動（dòng）式和主動式兩種（zhǒng）。被動式采（cǎi）用大電感串聯補償（cháng），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展，被（bèi）動式PFC被主動式PFC全麵取代。主動式PFC采用PFC控製器、開關（guān）管、電感和二極管組成升壓電路，具有體積小，輸入電壓範（fàn）圍寬（kuān），功率因數補（bǔ）償效果好的優點。

主動式PFC通過控製器驅（qū）動開關管升壓、二（èr）極管整流為主電容充電，根據電壓電流（liú）之間的相位差進行功率（lǜ）因素補（bǔ）償。

二、碳化矽應用於PFC電路優勢

隨著業界對電源功率密度的追求，以及氮化镓功率器件的普及，主動式（shì）PFC需要提高工作頻率來減小磁芯體積，此（cǐ）時（shí）常規快恢複二極管的性能已經不能滿足高頻下（xià）整流需求，這為碳（tàn）化矽二極管在PFC上的應（yīng）用創（chuàng）造有（yǒu）利條件。

碳化矽二極管相對於矽二極管有（yǒu）如下的優點：

沒有反向恢複電（diàn）流，反向恢複時間極短，應用中沒有反向（xiàng）恢複尖峰，在CCM模（mó）式下（xià）具（jù）有很強的（de）優勢，矽二極管反（fǎn）向恢複電流的峰值相（xiàng）當（dāng）可觀，有的甚（shèn）至會數倍於正向電流，這不但會增加二（èr）極（jí）管的損耗，也會引起較大的EMT（電磁幹擾）。所以二（èr）極管反向恢複電流和恢複時間的存在（zài）會限製開關電源的開關頻率，無法進一（yī）步（bù）小型化。高（gāo）頻整流電（diàn）路中（zhōng）要（yào）選擇（zé）反向（xiàng）恢複電流較小（xiǎo）、反向恢複時間較小的整流二極（jí）管。另外反向恢複電流在CCM電流連續模式下，會對開關管造成很大的威脅。反向恢（huī）複的（de）電壓會反射到開關管上，使開關管的應力增加，損（sǔn）耗增大。

在相同（tóng）功率下（xià）SiC的尺寸可以做到更小。另外（wài）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（tiān）潤半導體科技（jì）（北京（jīng））有限公司是中國碳（tàn）化矽（SiC）功（gōng）率器件產業化的（de）倡（chàng）導者之一。泰科天潤致力於中國半導體功率器件製造產業的發展，並向全球功（gōng）率（lǜ）器件消費者提供優質的半導體功率器件產品和專業服務。

泰科天潤在北（běi）京（jīng）擁有一座完整（zhěng）的半導體工藝晶圓廠，可在4/6英寸SiC晶圓（yuán）上（shàng）實現半導體功率器件的製造工藝。作為國內碳化矽研（yán）發生產（chǎn）和平台服務型公司，泰科天潤的產品線涉（shè）及基礎核心技術產品、碳化矽成型產品以及多套行業解決方案。目前泰科天潤的碳化矽器（qì）件650V/2A-100A、1200V/2A-50A、1700V/5A -50A、3300V/0.6A-50A等係列的產品已經投入批量生產，產品質量完全可以比肩國際（jì）同（tóng）行業的先進水平（píng）。泰科天潤通過與產業同行、科研院所、國內外專家共同探索（suǒ）與開發，正在將（jiāng）SiC功（gōng）率（lǜ）器件推廣到更多（duō）更廣的（de）應用領域。

概括：

碳化（huà）矽（guī）二極管（Silicon Carbide Diodes）作（zuò）為大功率電源產（chǎn）品的核心（xīn）競爭力有以下幾個方麵：

1. 高溫性能：碳化矽材料具有優異（yì）的高溫性能，可在高溫（wēn）環境下工作，通（tōng）常可耐受高達200度（dù）以上的（de）工（gōng）作溫度。相比之下，傳統的矽二極管在高溫下容（róng）易失效。這使得碳化矽二（èr）極管非常適用於高溫應用領域，例如電力電子設備、汽車電子等，提高（gāo）了產品的可靠性和壽命。

   
   

2. 低功耗：碳化矽二極管具有較低的開關（guān）損耗和導通損耗。開（kāi）關損耗是（shì）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（huà）矽二極管的低功耗（hào）特性使（shǐ）得它在高頻率開關（guān）電源和逆變器應（yīng）用中表現出色，能夠提供更高的效率和能源利用率。

   
   

3. 高開關速度：碳化矽二極管具有快速的開關速度，能夠在納秒級別實現開關操作。這意味著它（tā）可以迅速響應高頻率的電源需求，提供更穩定的電壓輸出（chū）和電流傳輸。高開（kāi）關速度也有助於（yú）減少開關過程中的功耗和熱損失（shī）。

   
   

4. 低導通壓（yā）降：碳化（huà）矽二極管具有較低的導（dǎo）通壓降（Forward Voltage Drop），即在導通狀態（tài）下的電壓降低（dī）。這意味著更小（xiǎo）的能量損失和更高的效率。低導通壓降還能減少電源係統中的熱量產生，提高整體能源利用效率。

綜上所述，碳化矽二極管以其（qí）高溫性能、低功耗、高開關速度和低導通壓（yā）降等特點，成為大功率電（diàn）源產品的核心競（jìng）爭力。它可以提供更可（kě）靠、高效和穩（wěn）定的電源解決方案，適用於各種領域的高性能電子（zǐ）設備。