Kaj je dioda za hitro obnovitev? Katere energetske naprave so primerne za uporabo v?

1, Tehnično bistvo diod za hitro obnovitev
Strukturne inovacije: Fizične prednosti strukture PIN
Tradicionalne usmerniške diode sprejmejo strukturo spoja PN in med postopkom povratne obnovitve potrebujejo nosilci, shranjeni v območju izčrpanosti, dolgo časa, da se ponovno združijo, kar ima za posledico povratni čas obnovitve mikrosekund. Diode za hitro obnovitev tvorijo strukturo PIN z vstavitvijo intrinzične plasti I med plasti silicija tipa P-in N-tipa. Ta zasnova razširi širino območja izčrpavanja na mikrometrsko raven, kar znatno zmanjša količino pomnilnika nosilca. Če za primer vzamemo silicijevo karbidno diodo za hitro obnovitev serije C3D podjetja CREE, njena struktura PIN skrajša povratni čas obnovitve na manj kot 10 nanosekund, kar je dva reda velikosti več kot pri tradicionalnih napravah,-ki temeljijo na siliciju.

Tehnološki preboj: tehnologija kompozitnega središčnega krmiljenja
Z ionsko implantacijo nečistoč težkih kovin, kot sta zlato in platina, ali z uporabo tehnologije elektronskega obsevanja se v rešetko silicija uvedejo globoki rekombinacijski centri. Ti rekombinacijski centri delujejo kot "pasti za nosilce", ki pospešujejo proces rekombinacije manjšinskih nosilcev. Eksperimentalni podatki kažejo, da je povratni povratni naboj Qrr diod FR107, dopiranih z zlatom, zmanjšan za 75 % v primerjavi z nedopiranimi napravami, povratni čas obnovitve pa je skrajšan z 2 mikrosekund na 500 nanosekund.

Inovacija materialov: Vzpon polprevodnikov s širokim pasovnim presledkom
Uporaba polprevodniških materialov tretje{0}}generacije, kot sta silicijev karbid (SiC) in galijev nitrid (GaN), je dodatno presegla fizikalne meje naprav, ki temeljijo na siliciju-. Pasovna širina SiC materiala je 3,2 eV, kar je trikrat več kot silicij. Njegova visoka kritična prebojna poljska jakost (3MV/cm) omogoča napravi, da doseže višjo napetostno upornost in tanjšo plast odnašanja. CoolSiC, ki ga je lansiral Infineon ™ Dioda serije 1200 V za hitro obnovitev ima povratni čas obnovitve le 35 nanosekund pri temperaturi spoja 25 stopinj in ima karakteristiko pozitivnega temperaturnega koeficienta, zaradi česar se lahko vzporedno širi.

2, Osnovni scenariji uporabe v energetski opremi
Fotonapetostni pretvornik: revolucija učinkovitosti iz DC v AC
Pri nizkih fotonapetostnih pretvornikih imajo diode za hitro obnovitev ključno vlogo pri pretvorbi DC-AC. Če za primer vzamemo pretvornik Huawei SUN2000-50KTL-H1, njegovo ojačevalno vezje Boost uporablja MUR1680CT ultra hitro obnovitveno diodo (trr=80ns), ki lahko zmanjša izgube preklapljanja za 40 % med sledenjem MPPT. Zlasti v pogojih majhne obremenitve funkcija mehkega obnavljanja učinkovito zavira napetostne skoke, s čimer poveča učinkovitost sistema Euro na 98,7 %.

Polnilni kup za električna vozila: preboj v učinkovitosti visokofrekvenčnega popravljanja
Tesla V3 Supercharging Station uporablja 900 V visokonapetostno platformo, STTH1206DI 600 V dioda za hitro obnovitev, ki se uporablja v njegovem vezju PFC, pa je nadzorovana v 120 nanosekundah z optimizacijo gradienta koncentracije dopinga. Pri polnilni moči 350kW ta naprava doseže izkoristek usmerniškega modula 99,2%, kar je za 1,5 odstotne točke več od tradicionalnih silicijevih usmernikov. Z eno samo polnilno postajo lahko letno prihranite več kot 20.000 juanov pri računih za elektriko.

Industrijsko napajanje: visoko{0}}frekvenčna pretvorba energije
V visokofrekvenčnem-industrijskem napajalniku serije Emerson CT se hitro obnovitvena dioda iz silicijevega karbida TDAF30A65 650V uporablja protivzporedno z IGBT za oblikovanje učinkovitega prostega vezja. Njegova karakteristika ničelnega povratnega povratnega toka poveča preklopno frekvenco na 200kHz in doseže gostoto moči 5kW/in³. V napajalnem sistemu stroja za lasersko rezanje ta naprava zmanjša izhodno valovno napetost pod 0,5 %, kar bistveno izboljša natančnost obdelave.

Sistem za shranjevanje energije: Optimizacija učinkovitosti dvosmernega pretvornika
Ultra hitra obnovitvena dioda BYV26E, ki se uporablja v sistemu za shranjevanje energije CATL, dosega učinkovit pretok energije v dvosmernih pretvornikih DC-DC. Njegova edinstvena struktura kratkega stika anode omogoča, da faktor mehkosti povratnega okrevanja (S=tr/tf) doseže 0,3. Med preklapljanjem med postopkom polnjenja in praznjenja baterije je prekoračitev napetosti nadzorovana znotraj 5 %, kar podaljša življenjsko dobo celice baterije.

3, Ključni vidiki izbire in oblikovanja
Zlato pravilo ujemanja parametrov
Napetostna meja: Dejanska delovna napetost mora biti nižja od 70 % nazivne povratne ponavljajoče se temenske napetosti VRRM naprave. Na primer, v fotovoltaičnem sistemu 1000 V je treba izbrati naprave z VRRM, večjim ali enakim 1200 V.
Zmanjšanje vrednosti toka: povprečni prednji tok IF (AV) je treba izbrati na podlagi 1,5-kratnika dejanskega obratovalnega toka, najvišji prednji udarni tok IFSM pa mora vzdržati več kot 2-kratni največji tok kratkega -toka sistema.
Ravnovesje izgub: V aplikacijah nad 20 kHz je treba celovito ovrednotiti izgubo prevodnosti naprej (Pon=VF × IF) in izgubo povratne obnovitve (Psw off=Vr × Irrm × trr × fsw/2) in dati prednost izbiri ultrahitrih naprav za obnovitev s Qrr<50nC.
Sistemski inženiring toplotnega upravljanja
Optimizacija poti odvajanja toplote: s sprejetjem keramičnega substrata DBC in strukture odvajanja toplote iz bakrenih igelnih plavuti se toplotni upor θ ja naprav v pakiranju TO-247 zmanjša na 1,5 stopinje/W.
Spremljanje temperature spoja: integrirajte termistor NTC v modul IGBT za spremljanje temperature spoja diod v realnem-času in zagotovite, da ne preseže nazivne vrednosti 150 stopinj.
Zasnova vzporedne skupne rabe toka: z vzporedno uporabo iste serije naprav in prilagajanjem upora vrat (Rg) za sinhronizacijo valovne oblike stikala je trenutno neravnovesje nadzorovano znotraj 5 %.