在碳化硅二极管产品系列中，合并式PiN肖特基(MPS)二极管代表了超越传统碳化硅肖特基势垒二极管(SBD)的关键演进。通过将肖特基和PiN两种二极管结构集成在单一的单片器件中，碳化硅MPS二极管克服了以往在低导通损耗、高阻断能力和坚固耐用性之间的权衡取舍。

传统的碳化硅肖特基势垒二极管(SBD)是多子器件，具有接近零的反向恢复电荷(Qrr)、极快的开关速度和低开关损耗。然而，在更高电压和温度下，传统碳化硅肖特基二极管面临固有的局限性，例如漏电流增加、浪涌电流能力降低、以及对过载和短期故障条件更为敏感。这些因素会限制其在牵引逆变器、并网变换器和工业电源等严苛应用中的稳健性。

图1

碳化硅MPS与碳化硅肖特基二极管的对比

MPS二极管消除了在效率与耐用性之间做选择的必要。

表1

碳化硅合并式PiN肖特基(MPS)二极管

合并式PiN肖特基(MPS)结构在肖特基架构内部集成了PiN二极管区域。在正常正向导通条件下，该器件行为类似于肖特基二极管，保持低正向电压和快速开关。当承受高电流或高电压应力(浪涌电流)时，PiN区域被激活，显著增强了器件的耐用性。这种智能的自适应行为使得MPS二极管能够兼具肖特基和PiN器件的最佳特性，而无需承受它们传统的缺点。

碳化硅MPS与碳化硅肖特基二极管的关键性能优势

碳化硅MPS二极管的关键优势之一体现在正向导通损耗曲线中。这些MPS二极管在低电流至额定电流范围内与碳化硅肖特基二极管表现非常接近，在正常运行时保持低正向电压和高效率。在更高电流和过载条件下，由于内置的PiN区域参与导电，MPS二极管表现出更低的增量导通损耗，与传统碳化硅肖特基二极管相比，其正向电压更稳定，热应力也更低。

由于在过载事件期间PiN区域的激活，MPS二极管能够安全地传导显著更高的浪涌电流。这使得它们在存在浪涌电流、短路和电网扰动的实际系统中更为坚固耐用。标准的碳化硅肖特基二极管随着结温升高，漏电流会迅速增加，而MPS结构则能通过其PiN区域抑制漏电流，从而在高温下实现稳定运行。

合并结构增强了高压阻断稳定性和雪崩能力，使得MPS二极管更适合高压直流母线和并网应用。与肖特基二极管一样，碳化硅MPS二极管在正常运行时仍然是多子器件，保留了超快开关和可忽略不计的反向恢复损耗——这对于高频功率变换至关重要。通过结合高效率与故障容错能力，MPS二极管减少了对过度设计、缓冲电路和过大降额的需求，从而提高了整体系统可靠性并降低了总拥有成本。

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应用影响

RIR公司的碳化硅MPS二极管，通过将类似肖特基的开关性能与增强的浪涌、热和高压耐用性相结合，助力在各种严苛应用中实现更高的系统效率和可靠性。这使得它们非常适合电动汽车牵引逆变器、可再生能源系统、工业驱动器、航空航天和绿氢等应用，在这些应用中，高功率密度、高效率、坚固耐用性和热性能同等重要。