Која је разлика између обичних диода и Шоткијевих диода које се користе у фотонапонским системима?

一, Суштинска разлика између физичке структуре и принципа рада
1. Обична диода: механизам рекомбинације носиоца ПН споја
Обичне диоде се заснивају на структури ПН споја коју формирају полупроводници типа П- и Н-, а њихов механизам проводљивости се ослања на убризгавање и рекомбинацију мањинских носача. Када су пристрасне унапред, рупе у П региону се рекомбинују са електронима у Н региону у слоју за исцрпљивање да би формирале струју; Када је обрнуто пристрасно, ширина слоја исцрпљености се повећава да би се формирало стање високог отпора. Ова структура резултира следећим карактеристикама обичних диода:

Велики пад напона напред: типична вредност за диоде на бази силикона{0}} је 0,6-0,7В, док је за диоде на бази германијума око 0,2-0,3В
Дуго време повратног опоравка: рекомбинација носиоца траје микросекунде, што доводи до губитака прекидача
Снажна температурна стабилност: Негативни температурни коефицијент карактеристика ПН споја чини његове перформансе стабилним у опсегу од -40 степени до 150 степени
2. Шоткијева диода: транспорт већине носиоца у металној полупроводничкој баријери
Шоткијеве диоде усвајају структуру Шоткијеве баријере коју чине метали (као што су алуминијум и титанијум) и полупроводници (силицијум или силицијум карбид), а њихов проводни механизам се заснива на ефекту термоионске емисије већинских носача (електрона). Када су нагнути унапред, електрони прелазе потенцијалну баријеру и формирају струју; Када је обрнуто пристрасно, само неколико носача наелектрисања генерише струју цурења микроампера. Ова структура даје јединствене предности:

Позитивно смањење притиска: типична вредност 0,15-0,4В, на бази силицијум карбида може бити нижа од 1В
Кратко време повратног опоравка: одзив на нивоу наносекунде, без ефекта складиштења носача
Мали капацитет споја: одличне карактеристике високе-фреквенције, погодне за апликације прекидача нивоа МХз
2, Квантитативно поређење електричних перформанси
1. Губитак проводљивости и побољшање ефикасности
У фотонапонским инвертерима, губитак проводљивости диода директно утиче на ефикасност система. Узимајући за пример излазну струју од 20А:

Обична силиконска диода (ВФ=0.7В): Губитак=20А × 0,7В=14В
Шоткијева диода (ВФ=0.3В): Губитак=20А × 0,3В=6В
Ефикасност је повећана за 57%, а величина радијатора се може смањити за 40%. У стринг инверторима, употреба Шотки диода може повећати годишњу производњу електричне енергије за 2-3%.
2. Пребаците карактеристике и{1}}апликације високе фреквенције
У процесу ДЦ-ДЦ конверзије, обрнуто време опоравка Шоткијевих диода (<10ns) is reduced by two orders of magnitude compared to ordinary diodes (>1 μс). Ово га чини:

Имплементација преклапања нултог напона (ЗВС) у коло синхроног исправљања
Смањите сметње ЕМИ буке
Повећајте фреквенцију пребацивања на ниво МХз и смањите јачину магнетних компоненти
3. Реверзна струја цурења и ризик од топлотног бекства
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 степени), струја цурења расте експоненцијално, што може узроковати:

Пораст температуре разводне кутије прелази 150 степени, што узрокује старење материјала
Бајпас диода термички одјек, горе компоненте
Ефикасност производње електричне енергије се смањује за 0,5-1% по степену
3, Техничка адаптација за типичне сценарије примене
1. Сценарио заштите заобилазнице
У фотонапонским модулима бајпас диоде морају испуњавати следеће захтеве:

Брз одговор: Када је компонента опструирана, наносекундни одговор Шотки диоде може одмах да преусмери струју, спречавајући стварање врућих тачака
Мала потрошња енергије: Узимајући компоненту од 300В као пример, губитак проводљивости Шоткијевих диода је смањен за 80% у поређењу са обичним диодама, а температура разводне кутије опада за 50 степени
Изазов у ​​погледу поузданости: Неопходно је проћи ИЕЦ62979 тест термичког евакуације како би се осигурало да се топлота генерисана повратном струјом цурења може благовремено распршити у окружењу од 90 степени
2. Сценарио исправљања претварача
У струнским претварачима, Шоткијеве диоде се користе за:

Улаз против повратног тока: спречите компоненте да напајају мрежу ноћу
Наставак кола појачања: ефикасна конверзија енергије са МОСФЕТ-ом
Исправљање излаза: замена традиционалних диода за брзи опоравак у топологији без трансформатора, повећавајући ефикасност за 1,5-2%
3. Интелигентни сценарио оптимизатора
У ДЦ-ДЦ оптимизаторима, Шоткијеве диоде раде у спрези са МОСФЕТ-овима:

Мали пад напона проводљивости: При струји од 30А, комбинација МОСФЕТ-а од 2м Ω и Шотки диоде може се користити за контролу температуре споја унутар 125 степени
Оптимизација запремине: У поређењу са више Шотки диода повезаних паралелно, МОСФЕТ шема смањује површину ПЦБ-а за 30%
Биланс трошкова: Иако се цена једне цеви повећава за 20%, цена БОМ на нивоу система се смањује за 15%
4, Исплативост и стратегија избора
1. Иницијално поређење улагања
Обична диода: јединична цена
0.05−
0,2, погодан за низак напон (<60V) and low current (<10A) scenarios
Шотки диода: цена по јединици
0.2−
1.0, suitable for medium to high voltage (40-200V) and high current (>10А) сценарији
Идеално решење диода: коришћење МОСФЕТ+контролера, јединична цена
1.5−
3.0, али побољшање ефикасности система може надокнадити повећање трошкова
2. Трошкови целог животног циклуса
Узимајући фотонапонску електрану од 100кВ као пример:

Обична диода: годишња потрошња енергије
1200, трошкови одржавања
пет стотина
Шотки диода: годишња потрошња енергије
480, трошкови одржавања
две стотине
5-годишњи укупни трошак: обичан план
8500вс Сцхоттки схема
три хиљаде и четири стотине
3. Матрица одлуке о избору
Параметар обична диода Шоткијева диода шема идеалне диоде
Радни напон<60V 40-200V 40-1000V
Радна струја<10A>10A>30A
Захтев ефикасности<95% 95-98%>98%
Температурни опсег -40 степени до 150 степени -40 степени до 125 степени -40 степени до 105 степени
Осетљивост на трошкове је висока, средња и ниска