Kāda ir atšķirība starp parastajām diodēm un Šotkija diodēm, ko izmanto fotoelektriskajās sistēmās?

一, Būtiskā atšķirība starp fizisko struktūru un darbības principu
1. Parastā diode: PN savienojuma nesēju rekombinācijas mehānisms
Parastās diodes ir balstītas uz PN savienojuma struktūru, ko veido P- un N- tipa pusvadītāji, un to vadīšanas mehānisms balstās uz mazākuma nesēju injekciju un rekombināciju. Ja tie ir novirzīti uz priekšu, caurumi P reģionā rekombinējas ar elektroniem N apgabalā noplicināšanas slānī, veidojot strāvu; Ja ir apgrieztā nobīde, noplicināšanas slāņa platums palielinās, veidojot augstas pretestības stāvokli. Šīs struktūras rezultātā parastajām diodēm ir šādas īpašības:

Augsts tiešā sprieguma kritums: tipiskā vērtība silīcija-diodēm ir 0,6–0,7 V, savukārt germānijas bāzes diodēm tā ir aptuveni 0,2–0,3 V.
Ilgs reversās atkopšanas laiks: nesēja rekombinācija aizņem mikrosekundes, kā rezultātā rodas pārslēgšanas zudumi
Spēcīga temperatūras stabilitāte: PN savienojuma negatīvais temperatūras koeficients padara tā darbību stabilu diapazonā no -40 grādiem līdz 150 grādiem
2. Šotkija diode: lielākā daļa nesēja transportēšanas metāla pusvadītāju barjerā
Šotkija diodēs ir izmantota Šotkija barjeras struktūra, ko veido metāli (piemēram, alumīnijs un titāns) un pusvadītāji (silīcija vai silīcija karbīds), un to vadīšanas mehānisms ir balstīts uz lielākās daļas nesēju (elektronu) termiskās emisijas efektu. Kad tie ir novirzīti uz priekšu, elektroni šķērso potenciāla barjeru, veidojot strāvu; Ja ir apgrieztā nobīde, tikai daži lādiņu nesēji rada mikroampēru noplūdes strāvu. Šī struktūra piešķir tai unikālas priekšrocības:

Pozitīva spiediena samazināšana: tipiskā vērtība 0,15–0,4 V, silīcija karbīda bāzes vērtība var būt zemāka par 1 V
Īss reversās atkopšanas laiks: nanosekundes līmeņa reakcija, nav nesēja uzglabāšanas efekta
Maza savienojuma kapacitāte: lieliski augstas{0}}frekvences raksturlielumi, piemērota MHz līmeņa slēdžu lietojumprogrammām
2, elektrisko veiktspēju kvantitatīvs salīdzinājums
1. Vadītspējas zudums un efektivitātes uzlabošana
Fotoelementu invertoros diožu vadītspējas zudums tieši ietekmē sistēmas efektivitāti. Piemēram, 20A izejas strāva:

Parastā silīcija diode (VF=0.7V): zudumi =20A × 0,7 V=14W
Šotkija diode (VF=0.3V): zudumi =20A × 0,3 V=6W
Efektivitāte ir palielinājusies par 57%, un radiatora izmēru var samazināt par 40%. Stīgu invertoros Šotkija diožu izmantošana var palielināt ikgadējo elektroenerģijas ražošanu par 2-3%.
2. Slēdžu raksturlielumi un augstfrekvences lietojumprogrammas-
Līdzstrāvas-līdzstrāvas pārveidošanas procesā Šotkija diožu apgrieztais atkopšanas laiks (<10ns) is reduced by two orders of magnitude compared to ordinary diodes (>1 μs). Tas padara to:

Nulles sprieguma komutācijas (ZVS) ieviešana sinhronās taisnošanas ķēdē
Samaziniet EMI trokšņa traucējumus
Palieliniet pārslēgšanās frekvenci līdz MHz līmenim un samaziniet magnētisko komponentu skaļumu
3. Apgrieztā noplūdes strāva un termiskās noplūdes risks
The reverse leakage current of Schottky diodes (10-100 μ A) is 2-3 orders of magnitude higher than that of ordinary diodes (nA level). In high temperature environments (>85 grādi), noplūdes strāva palielinās eksponenciāli, kas var izraisīt:

Sadales kārbas temperatūras paaugstināšanās pārsniedz 150 grādus, izraisot materiāla novecošanos
Apvedceļa diodes termiskā palaišana, degošie komponenti
Elektroenerģijas ražošanas efektivitāte samazinās par 0,5-1%/grādi
3, Tehniskā pielāgošana tipiskiem pielietojuma scenārijiem
1. Apvedceļa aizsardzības scenārijs
Fotoelementu moduļos apvada diodēm jāatbilst šādām prasībām:

Ātra reakcija: ja komponents ir aizsprostots, Šotkija diodes nanosekundes reakcija var nekavējoties novirzīt strāvu, novēršot karsto punktu veidošanos
Zems enerģijas patēriņš: ņemot par piemēru 300 W komponentu, Šotkija diožu vadītspējas zudums ir samazināts par 80%, salīdzinot ar parastajām diodēm, un sadales kārbas temperatūra pazeminās par 50 grādiem.
Uzticamības izaicinājums: ir nepieciešams izturēt IEC62979 termiskās evakuācijas testu, lai nodrošinātu, ka reversās noplūdes strāvas radītais siltums var tikt savlaicīgi izkliedēts 90 grādu vidē.
2. Invertora taisnošanas scenārijs
Stīgu invertoros Šotkija diodes izmanto:

Ievades pretplūsmas novēršana: neļaujiet komponentiem naktī piegādāt enerģiju tīklam
Pastiprināšanas shēmas turpinājums: efektīva enerģijas pārveide ar MOSFET
Izejas taisnošana: tradicionālo ātrās atkopšanas diožu aizstāšana beztransformatora topoloģijā, palielinot efektivitāti par 1,5-2%
3. Inteliģentā optimizētāja scenārijs
Līdzstrāvas -līdzstrāvas optimizētājos Šotkija diodes darbojas kopā ar MOSFET:

Zems vadītspējas sprieguma kritums: pie 30A strāvas 2m Ω MOSFET un Šotkija diodes kombināciju var izmantot, lai kontrolētu savienojuma temperatūru 125 grādu robežās.
Skaļuma optimizācija: salīdzinot ar vairākām paralēli savienotām Šotkija diodēm, MOSFET shēma samazina PCB laukumu par 30%
Izmaksu bilance: lai gan vienas caurules izmaksas palielinās par 20%, sistēmas līmeņa MK izmaksas samazinās par 15%.
4, izmaksu efektivitāte un atlases stratēģija
1. Sākotnējo ieguldījumu salīdzinājums
Parastā diode: vienības cena
0.05−
0,2, piemērots zemspriegumam (<60V) and low current (<10A) scenarios
Šotkija diode: vienības cena
0.2−
1.0, suitable for medium to high voltage (40-200V) and high current (>10A) scenāriji
Ideāls diodes risinājums: izmantojot MOSFET+kontrolleri, vienības cena
1.5−
3.0, taču sistēmas efektivitātes uzlabošana var kompensēt izmaksu pieaugumu
2. Pilna dzīves cikla izmaksas
Kā piemēru ņemot 100 kW fotoelektrisko elektrostaciju:

Parastā diode: gada enerģijas patēriņš
1200, uzturēšanas izmaksas
pieci simti
Šotkija diode: gada enerģijas patēriņš
480, uzturēšanas izmaksas
divi simti
5 gadu kopējās izmaksas: parastais plāns
8500vs Šotki shēma
trīs tūkstoši četri simti
3. Atlases lēmumu matrica
Parametru parastā diode Šotkija diode ideālā diode shēma
Darba spriegums<60V 40-200V 40-1000V
Darba strāva<10A>10A>30A
Prasība pēc efektivitātes<95% 95-98%>98%
Temperatūras diapazons no -40 grādiem līdz 150 grādiem -40 grādiem līdz 125 grādiem -40 grādiem līdz 105 grādiem
Izmaksu jutība ir augsta, vidēja un zema