允许更高的功率密度的GaAs肖特基二极管

当讨论诸如开关模式电源（SMPS）或功率因数校正（PFC）之类的高功率密度和高频应用时，已知硅双极二极管由于其反向恢复行为和由此产生的开关损耗而限制了这些系统的效率。因此，优选带隙较高的材料，例如碳化硅（SiC）或砷化镓（GaAs）。到目前为止，GaAs功率器件主要在300 V以下使用，而PFC等600 V应用被认为是SiC器件的理想选择。但是现在，新一代600 V GaAs功率肖特基器件被证明是一种经济高效且坚固耐用的替代产品。

功率密度的增加是当今电力电子设备的主要任务之一：应最大程度地减小系统尺寸，同时通常增加用户应用程序的功率输出。有两种方法可以应对这一挑战：

通过更高效的电力电子设备减少损失

通常通过增加开关频率来减少有源和无源组件的数量，重量和尺寸。

一个重要的例子是功率因数校正系统（PFC）的优化。具有PFC的升压转换器通常可以在连续电流模式（CCM）或不连续电流模式（DCM）下运行。但是，在DCM中，由于高电流峰值，大多数电路组件都必须加大尺寸，这反过来又要求进行复杂的EMI滤波。而且，该系统在轻负载下趋于不稳定。

图1 300 V / 10 A型第1代和第2代GaAs和SiC肖特基二极管的典型正向特性

考虑到Si，SiC和GaAs的一般物理参数，SiC似乎是高频功率器件的首选材料。它可以承受最高的电场，从而导致二极管具有很高的击穿电压和低的正向压降。此外，它具有最低的热阻，可实现更高的导通电流密度。

然而，砷化镓具有一些优势，必须加以考虑。由于正向压降的正温度系数很高，SiC中的非重复峰值电流受到限制。因此，必须选择足够大的器件尺寸以避免过电流破坏。第二代对于相同的平均电流额定值，IXYS的GaAs器件可提供两倍以上的浪涌电流。