Mis vahe on tavalistel dioodidel ja fotogalvaanilistes süsteemides kasutatavatel Schottky dioodidel?

一, Füüsilise struktuuri ja tööpõhimõtte oluline erinevus
1. Tavaline diood: PN-siirde kandja rekombinatsioonimehhanism
Tavalised dioodid põhinevad P--tüüpi ja N--tüüpi pooljuhtidest moodustatud PN-siirdestruktuuril ning nende juhtivusmehhanism põhineb vähemuskandjate süstimisel ja rekombinatsioonil. Kui ettepoole nihutatud, siis P-piirkonna augud rekombineeruvad ammendumise kihis N-piirkonna elektronidega, moodustades voolu; Pöördkallutatuse korral suureneb tühjenduskihi laius, et moodustada kõrge takistus. Selle struktuuri tulemuseks on tavaliste dioodide järgmised omadused:

Kõrge päripinge langus: räni{0}}põhiste dioodide tüüpiline väärtus on 0,6–0,7 V, samas kui germaaniumipõhiste dioodide puhul on see umbes 0,2–0,3 V
Pikk vastupidine taastumisaeg: kandja rekombinatsioon võtab mikrosekundeid, mille tulemuseks on lülituskadud
Tugev temperatuuristabiilsus: PN-ristmiku negatiivne temperatuurikoefitsient muudab selle jõudluse stabiilseks vahemikus -40 kraadi kuni 150 kraadi
2. Schottky diood: enamuskandja transport metallist pooljuhtbarjääris
Schottky dioodid kasutavad Schottky barjäärstruktuuri, mis on moodustatud metallidest (nagu alumiinium ja titaan) ja pooljuhtidest (räni või ränikarbiid) ning nende juhtivusmehhanism põhineb enamuse kandjate (elektronide) termilisel emissioonil. Kui ettepoole kallutatud, läbivad elektronid potentsiaalse barjääri, moodustades voolu; Pöördpingestamise korral tekitavad mikroampere lekkevoolu vaid mõned laengukandjad. See struktuur annab ainulaadsed eelised:

Positiivne rõhu vähendamine: tüüpiline väärtus 0,15–0,4 V, ränikarbiidi baasil võib olla alla 1 V
Lühike vastupidine taastumisaeg: nanosekundi tasemel reaktsioon, kandja salvestamise efekt puudub
Väikese ristmiku mahtuvus: suurepärased kõrgsageduslikud{0}}omadused, sobib MHz taseme lüliti rakenduste jaoks
2, elektrilise jõudluse kvantitatiivne võrdlus
1. Juhtivuse kadu ja efektiivsuse parandamine
Fotogalvaanilistes inverterites mõjutab dioodide juhtivuse kadu otseselt süsteemi tõhusust. Võttes näiteks 20A väljundvoolu:

Tavaline ränidiood (VF=0.7V): kadu=20A × 0,7 V=14W
Schottky diood (VF=0.3V): kadu=20A × 0,3 V=6W
Kasutegur on kasvanud 57% ja radiaatori suurust saab vähendada 40%. Stringinverterites võib Schottky dioodide kasutamine suurendada aastast elektritootmist 2-3%.
2. Lülitite omadused ja kõrgsageduslikud-rakendused
DC-DC muundamise protsessis on Schottky dioodide vastupidine taastumisaeg (<10ns) is reduced by two orders of magnitude compared to ordinary diodes (>1 μs). See teeb sellest:

Nullpinge lülitamise (ZVS) rakendamine sünkroonse alaldi vooluringis
Vähendage EMI-müra häireid
Suurendage lülitussagedust MHz tasemele ja vähendage magnetkomponentide helitugevust
3. Vastupidine lekkevool ja termilise jooksmise oht
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 kraadi), lekkevool suureneb eksponentsiaalselt, mis võib põhjustada:

Harukarbi temperatuuri tõus ületab 150 kraadi, põhjustades materjali vananemist
Möödaviigu dioodi termiline põgenemine, põlevad komponendid
Elektritootmise efektiivsus väheneb 0,5-1%/kraadi kohta
3, tehniline kohandamine tüüpiliste rakendusstsenaariumide jaoks
1. Möödasõidukaitse stsenaarium
Fotogalvaanilistes moodulites peavad möödaviigudioodid vastama järgmistele nõuetele:

Kiire reageerimine: kui komponent on takistatud, võib Schottky dioodi nanosekundiline reaktsioon voolu koheselt suunata, vältides kuumade punktide teket
Madal energiatarve: 300 W komponendi näitel väheneb Schottky dioodide juhtivuskadu tavaliste dioodidega võrreldes 80% ja harukarbi temperatuur langeb 50 kraadi võrra.
Usaldusväärsuse väljakutse: tuleb läbida IEC62979 termilise põgenemise test, et tagada vastupidise lekkevoolu tekitatud soojuse õigeaegne hajumine 90-kraadises keskkonnas
2. Inverteri alalduse stsenaarium
Stringinverterites kasutatakse Schottky dioode:

Sisend tagasivooluvastane: takistage komponentide öösel elektrivõrku toidet
Võimendusahela jätkamine: tõhus energia muundamine MOSFETiga
Väljundi alaldamine: traditsiooniliste kiire taastumisega dioodide asendamine trafota topoloogias, suurendades efektiivsust 1,5-2%
3. Intelligentse optimeerija stsenaarium
DC{0}}alalisvoolu optimeerijates töötavad Schottky dioodid koos MOSFET-idega:

Madal juhtivuspinge langus: 30A voolu korral saab 2m Ω MOSFETi ja Schottky dioodi kombinatsiooni kasutada ristmiku temperatuuri reguleerimiseks 125 kraadi piires
Helitugevuse optimeerimine: võrreldes mitme paralleelselt ühendatud Schottky dioodiga vähendab MOSFET-skeem PCB pindala 30%
Kulude tasakaal: kuigi ühe toru maksumus suureneb 20%, väheneb süsteemitaseme BOM-i maksumus 15%
4. Kulutõhusus ja valikustrateegia
1. Esialgse investeeringu võrdlus
Tavaline diood: ühikuhind
0.05−
0,2, sobib madalpingele (<60V) and low current (<10A) scenarios
Schottky diood: ühikuhind
0.2−
1.0, suitable for medium to high voltage (40-200V) and high current (>10A) stsenaariumid
Ideaalne dioodilahendus: MOSFET+kontrolleri kasutamine, ühikuhind
1.5−
3.0, kuid süsteemi tõhususe paranemine võib kulude kasvu korvata
2. Kogu elutsükli kulu
Võttes näiteks 100 kW fotogalvaanilise elektrijaama:

Tavaline diood: aastane energiatarve
1200, hoolduskulu
viissada
Schottky diood: aastane energiatarve
480, hoolduskulu
kakssada
5 aasta kogumaksumus: tavaplaan
8500 vs Schottky skeem
kolm tuhat nelisada
3. Valiku otsustamise maatriks
Parameeter tavaline diood Schottky diood ideaalne dioodi skeem
Tööpinge<60V 40-200V 40-1000V
Töövool<10A>10A>30A
Tõhususe nõue<95% 95-98%>98%
Temperatuurivahemik -40 kraadi kuni 150 kraadi -40 kraadi kuni 125 kraadi -40 kraadi kuni 105 kraadi
Kulude tundlikkus on kõrge, keskmine ja madal