碳化矽（SiC）是碳和矽的化合物，碳化矽單晶材料采用物理氣相輸運（PVT）法，在超過2000℃的高溫下（xià），將碳粉和矽粉通過高溫分解成原子（zǐ），通過（guò）溫度控製沉（chén）積在碳化矽籽晶上形成碳化矽晶體。

碳化（huà）矽（guī）器件擁有高耐壓、高速開關（guān）、低導通電阻、高效率（lǜ）等特性，有助於降低能耗和縮小係統尺寸。

一、PFC電路在安規中的重要性（xìng）

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

PFC分為被動式和主（zhǔ）動式兩種。被動式采用大電感串聯補償，主要缺點是體積（jī）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，輸入電壓範圍寬，功率因數補償效果好的優點。

主動式PFC通（tōng）過控製器驅動開關管升壓、二極管整流為主（zhǔ）電（diàn）容（róng）充電，根據電壓電流之間的相位差進行功率因素補償。

二（èr）、碳化矽應用於PFC電（diàn）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（de）普及，主動式PFC需要提高工作頻率來減小磁芯體積，此時常規快恢複二極管的性（xìng）能已經不能滿足高頻（pín）下整流需求，這為碳化矽二極管在PFC上的應用（yòng）創造有利條件。

碳化矽二極管相對於矽二極管（guǎn）有如下的優點：

沒有反向恢複電流（liú），反向（xiàng）恢複時（shí）間極短，應用中沒（méi）有（yǒu）反向恢複尖峰，在CCM模式下具有很強的優勢（shì），矽二極管（guǎn）反（fǎn）向恢（huī）複電流的峰值相當可觀，有的（de）甚至會數倍於正向電（diàn）流，這不但會增加（jiā）二極管的損耗，也會引起較大的EMT（電磁幹擾）。所以二極管反向恢複電流和恢複時間的存在（zài）會限製開關電源（yuán）的開關頻率，無法進一步（bù）小型化。高頻整流電路（lù）中（zhōng）要選擇反向恢複電流較小、反向恢複時間較小的整流二極管。另外反向（xiàng）恢複電流在CCM電流連續模式下，會對（duì）開關管造成很大的威脅。反向（xiàng）恢複的電壓會反（fǎn）射到開關管（guǎn）上，使開關管的應力增加，損（sǔn）耗增大。

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

應用案例：

泰科天潤（rùn）半導體科（kē）技（北（běi）京）有限公司是中國碳（tàn）化（huà）矽（SiC）功率器件產業化的倡導者之一。泰科天潤致力於中國半導體功率器（qì）件製造產業的發（fā）展，並向全球功率器件消費者提供優質的半（bàn）導體功率器件產品和專業服務。

泰科天潤在北京擁有一座完整的半導（dǎo）體（tǐ）工藝晶圓廠，可在4/6英寸SiC晶圓上實現半導體功率器件的製造工（gōng）藝。作（zuò）為國內（nèi）碳化（huà）矽研發（fā）生產和平台服務（wù）型公司（sī），泰科天潤（rùn）的產品線涉及基礎核（hé）心技（jì）術產品、碳化矽成型（xíng）產品以及多套行業解決方（fāng）案（àn）。目前泰（tài）科天潤的碳化矽器件650V/2A-100A、1200V/2A-50A、1700V/5A -50A、3300V/0.6A-50A等係列的產品已（yǐ）經投入（rù）批量生產，產品質量（liàng）完全可以比（bǐ）肩國際同行業的先進水平。泰科天潤通（tōng）過與（yǔ）產業同行、科研院所、國內外專家共同探索與開發，正在將SiC功率器（qì）件（jiàn）推廣（guǎng）到更多更廣的應用領域。

概括（kuò）：

碳（tàn）化矽二極管（Silicon Carbide Diodes）作（zuò）為大功率電源產品（pǐn）的核心競爭力有以（yǐ）下幾個方麵（miàn）：

1. 高（gāo）溫性能：碳化矽材料具有優異的高溫性能，可在高（gāo）溫環境下工作，通（tōng）常可耐受高達200度以上的工作溫度。相比之下，傳統的（de）矽二極管在高溫（wēn）下容易失效。這使得碳化矽二極管非（fēi）常適用於（yú）高溫應用（yòng）領域，例如電力電子設備、汽車電子等，提（tí）高了產品的（de）可（kě）靠性和壽（shòu）命。

   
   

2. 低功耗（hào）：碳化矽（guī）二極（jí）管具有較低的開（kāi）關損（sǔn）耗和導通損耗。開關損耗是指（zhǐ）在開關過程中產生的（de）能量損失，導通損耗是指在導通狀態下產生的（de）能量損失。碳化矽二（èr）極管的低功耗特性使得它在高（gāo）頻率開關電（diàn）源（yuán）和逆（nì）變器應用（yòng）中表現出色，能夠提供更高（gāo）的效率和能源利（lì）用（yòng）率。

   
   

3. 高開關速度：碳化矽二極管（guǎn）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（wèi）著它可以迅速響（xiǎng）應高頻率的電源（yuán）需求，提供更穩定的電壓輸出和電流傳輸。高開關速度也有助於減少開關過（guò）程中的功（gōng）耗和熱損（sǔn）失。

   
   

4. 低導通（tōng）壓降：碳化矽（guī）二極（jí）管具有較低的導通壓降（Forward Voltage Drop），即在導通狀態下的電壓降低。這意味著更小的（de）能量損失和更（gèng）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（yuán）利用效率。

綜上所述（shù），碳化矽二極管以其高溫性能、低功耗、高開關速度和低導通壓降（jiàng）等特點（diǎn），成為大功率電源產品的核（hé）心競爭力。它可以提供更（gèng）可靠、高效和穩定的電源解決（jué）方案，適用於各（gè）種領域的高性能電子設備。