Kas ir ātrās atkopšanas diode? Kurās enerģijas ierīces ir piemērotas lietošanai?

1, Ātrās atkopšanas diožu tehniskā būtība
Strukturālā inovācija: PIN struktūras fiziskās priekšrocības
Tradicionālās taisngriežu diodes izmanto PN savienojuma struktūru, un reversās atkopšanas procesa laikā izsīkuma reģionā glabātajiem nesējiem ir nepieciešams ilgs laiks, lai rekombinētu, kā rezultātā tiek iegūts mikrosekundes apgrieztais atkopšanas laiks. Ātrās atkopšanas diodes veido PIN struktūru, ievietojot raksturīgo I slāni starp P- un N- tipa silīcija slāņiem. Šis dizains paplašina izsmelšanas apgabala platumu līdz mikrometra līmenim, ievērojami samazinot nesēja krātuves apjomu. Par piemēru ņemot CREE C3D sērijas silīcija karbīda ātrās atkopšanas diodi, tās PIN struktūra saīsina apgrieztās atkopšanas laiku līdz mazāk nekā 10 nanosekundēm, kas ir par divām kārtām augstāks nekā tradicionālajās silīcija{7}ierīcēs.

Tehnoloģiskais sasniegums: kompozītu centra vadības tehnoloģija
Implantējot smago metālu piemaisījumus, piemēram, zeltu un platīnu, vai izmantojot elektronu apstarošanas tehnoloģiju, silīcija režģī tiek ievadīti dziļa līmeņa rekombinācijas centri. Šie rekombinācijas centri darbojas kā “nesēju slazdi”, paātrinot mazākuma nesēju rekombinācijas procesu. Eksperimentālie dati liecina, ka ar zeltu leģētu FR107 diožu reversās atkopšanas lādiņš Qrr ir samazināts par 75%, salīdzinot ar neleģētām ierīcēm, un reversās atkopšanas laiks ir saīsināts no 2 mikrosekundēm līdz 500 nanosekundēm.

Materiālu inovācija: platjoslas pusvadītāju pieaugums
Trešās -paaudzes pusvadītāju materiālu, piemēram, silīcija karbīda (SiC) un gallija nitrīda (GaN) izmantošana ir vēl vairāk pārkāpusi silīcija-ierīču fiziskās robežas. SiC materiāla joslas platums ir 3,2 eV, kas ir trīs reizes lielāks par silīciju. Tā augstais kritiskais lauka stiprums (3MV/cm) ļauj ierīcei sasniegt augstāku sprieguma pretestību un plānāku dreifēšanas slāni. CoolSiC, ko izlaida Infineon ™ Sērijas 1200 V ātrās atkopšanas diodei ir tikai 35 nanosekundes reversās atkopšanas laiks 25 grādu savienojuma temperatūrā, un tai ir pozitīvs temperatūras koeficienta raksturlielums, kas ļauj viegli paralēli paplašināties.

2, galvenie pielietojuma scenāriji enerģijas iekārtās
Fotoelementu invertors: efektivitātes revolūcija no līdzstrāvas uz maiņstrāvu
Stīgu fotoelementu invertoru ātrās atjaunošanas diodēm ir izšķiroša nozīme līdzstrāvas-maiņstrāvas pārveidē. Par piemēru ņemot Huawei SUN2000-50KTL-H1 invertoru, tā Boost pastiprināšanas ķēde izmanto MUR1680CT īpaši ātrās atkopšanas diode (trr=80ns), kas MPPT izsekošanas laikā var samazināt pārslēgšanās zudumus par 40%. Īpaši nelielas slodzes apstākļos mīkstās atkopšanas raksturlielums efektīvi nomāc sprieguma lēcienus, palielinot sistēmas Euro Efficiency līdz 98,7%.

Elektrisko transportlīdzekļu uzlādes kaudze: augstfrekvences rektifikācijas efektivitātes izrāviens
Tesla V3 uzlādes stacija izmanto 900 V augstsprieguma platformu, un tās PFC ķēdē izmantotā STTH1206DI 600 V ātrās atjaunošanas diode tiek kontrolēta 120 nanosekundēs, optimizējot dopinga koncentrācijas gradientu. Ar 350kW uzlādes jaudu šī ierīce sasniedz 99,2% taisngrieža moduļa efektivitāti, kas ir par 1,5 procentpunktiem augstāka nekā tradicionālajiem silīcija taisngriežiem. Tas var ietaupīt vairāk nekā 20 000 juaņu elektrības rēķinos par vienu uzlādes staciju gadā.

Rūpnieciskā barošana: augstas{0}}frekvences enerģijas pārveidošana
Emerson CT sērijas augstfrekvences rūpnieciskajā barošanas avotā TDAF30A65 650V silīcija karbīda ātrās atjaunošanas diode tiek izmantota paralēli IGBT, lai izveidotu efektīvu brīvgaitas ķēdi. Tā nulles reversās atkopšanas strāvas raksturlielums palielina pārslēgšanas frekvenci līdz 200 kHz un sasniedz jaudas blīvumu 5 kW/in ³. Lāzergriešanas mašīnas barošanas sistēmā šī ierīce samazina izejas pulsācijas spriegumu zem 0,5%, ievērojami uzlabojot apstrādes precizitāti.

Enerģijas uzglabāšanas sistēma: divvirzienu pārveidotāja efektivitātes optimizācija
BYV26E īpaši ātras atjaunošanas diode, ko izmanto CATL enerģijas uzglabāšanas sistēmā, nodrošina efektīvu enerģijas plūsmu divvirzienu līdzstrāvas -līdzstrāvas pārveidotājos. Tā unikālā anoda īssavienojuma struktūra ļauj reversās atkopšanas maiguma koeficientam (S=tr/tf) sasniegt 0,3. Akumulatora uzlādes un izlādes pārslēgšanas procesa laikā sprieguma pārsniegums tiek kontrolēts 5% robežās, pagarinot akumulatora šūnu cikla kalpošanas laiku.

3, galvenie apsvērumi atlasē un dizainā
Parametru atbilstības zelta likums
Sprieguma robeža: faktiskajam darba spriegumam jābūt mazākam par 70% no ierīces nominālā reversā atkārtotā maksimālā sprieguma VRRM. Piemēram, 1000 V fotoelektriskajā sistēmā ir jāizvēlas ierīces ar VRRM, kas ir lielāks par 1200 V vai vienāds ar to.
Strāvas samazināšana: vidējā tiešā strāva IF (AV) jāizvēlas, pamatojoties uz 1,5 reizi lielāku par faktisko darba strāvu, un maksimālajai tiešās pārsprieguma strāvai IFSM ir jāiztur vairāk nekā 2 reizes lielāka par sistēmas maksimālo īsslēguma strāvu.
Zudumu līdzsvars: lietojumos virs 20 kHz ir nepieciešams vispusīgi novērtēt tiešās vadītspējas zudumu (Pon=VF × IF) un reversās atkopšanas zudumu (Psw off=Vr × Irrm × trr × fsw/2), kā arī noteikt prioritāti īpaši ātras atkopšanas ierīču izvēlei ar QRr.<50nC.
Siltuma vadības sistēmu inženierija
Siltuma izkliedes ceļa optimizācija: pieņemot DBC keramikas substrātu un vara adatas spuras siltuma izkliedes struktūru, TO-247 iepakotu ierīču termiskā pretestība θ ja tiek samazināta līdz 1,5 grādiem /W.
Savienojuma temperatūras uzraudzība: integrējiet NTC termistoru IGBT modulī, lai uzraudzītu diodes savienojuma temperatūru reāllaikā{0}}, nodrošinot, ka tā nepārsniedz 150 grādu nominālo vērtību.
Paralēlās strāvas koplietošanas dizains: izmantojot vienu un to pašu ierīču partiju paralēli un pielāgojot vārtu pretestību (Rg), lai sinhronizētu slēdža viļņu formu, strāvas nelīdzsvarotība tiek kontrolēta 5% robežās.