碳化硅（SiC）是碳和硅的化合物，碳化硅单晶材料采用物理气相输运（PVT）法，在超过2000℃的高温下，将碳粉和硅粉通过高温分解成原子，通过温度控制沉积在碳化硅籽晶上形成碳化硅晶体。

碳化硅器件拥有高耐压、高速开关、低导通电阻、高效率等特性，有助于降低能耗和缩小系统尺寸。

一、PFC电路在安规中的重要性

开关电源，由于整流后采用大容量的滤波电容，呈现容性负载，而在电容充放电时会使电网中产生大量高次谐波，产生污染和干扰，人们开始在开关电源中引入PFC电路，功率在75W以上的开关电源强制要求加入PFC电路以提高功率因数，修正负载特性。

PFC分为被动式和主动式两种。被动式采用大电感串联补偿，主要缺点是体积大，且效率低。随着近年来半导体器件迅猛发展，被动式PFC被主动式PFC全面取代。主动式PFC采用PFC控制器、开关管、电感和二极管组成升压电路，具有体积小，输入电压范围宽，功率因数补偿效果好的优点。

主动式PFC通过控制器驱动开关管升压、二极管整流为主电容充电，根据电压电流之间的相位差进行功率因素补偿。

二、碳化硅应用于PFC电路优势

随着业界对电源功率密度的追求，以及氮化镓功率器件的普及，主动式PFC需要提高工作频率来减小磁芯体积，此时常规快恢复二极管的性能已经不能满足高频下整流需求，这为碳化硅二极管在PFC上的应用创造有利条件。

碳化硅二极管相对于硅二极管有如下的优点：

没有反向恢复电流，反向恢复时间极短，应用中没有反向恢复尖峰，在CCM模式下具有很强的优势，硅二极管反向恢复电流的峰值相当可观，有的甚至会数倍于正向电流，这不但会增加二极管的损耗，也会引起较大的EMT（电磁干扰）。所以二极管反向恢复电流和恢复时间的存在会限制开关电源的开关频率，无法进一步小型化。高频整流电路中要选择反向恢复电流较小、反向恢复时间较小的整流二极管。另外反向恢复电流在CCM电流连续模式下，会对开关管造成很大的威胁。反向恢复的电压会反射到开关管上，使开关管的应力增加，损耗增大。

在相同功率下SiC的尺寸可以做到更小。另外器件的导通电阻更小，高压损耗低。SiC二极管的性能基本不受结温的影响，最高工作温度175℃ 依旧可以可靠运行。

应用案例：

泰科天润半导体科技（北京）有限公司是中国碳化硅（SiC）功率器件产业化的倡导者之一。泰科天润致力于中国半导体功率器件制造产业的发展，并向全球功率器件消费者提供优质的半导体功率器件产品和专业服务。

泰科天润在北京拥有一座完整的半导体工艺晶圆厂，可在4/6英寸SiC晶圆上实现半导体功率器件的制造工艺。作为国内碳化硅研发生产和平台服务型公司，泰科天润的产品线涉及基础核心技术产品、碳化硅成型产品以及多套行业解决方案。目前泰科天润的碳化硅器件650V/2A-100A、1200V/2A-50A、1700V/5A -50A、3300V/0.6A-50A等系列的产品已经投入批量生产，产品质量完全可以比肩国际同行业的先进水平。泰科天润通过与产业同行、科研院所、国内外专家共同探索与开发，正在将SiC功率器件推广到更多更广的应用领域。

概括：

碳化硅二极管（Silicon Carbide Diodes）作为大功率电源产品的核心竞争力有以下几个方面：

1. 高温性能：碳化硅材料具有优异的高温性能，可在高温环境下工作，通常可耐受高达200度以上的工作温度。相比之下，传统的硅二极管在高温下容易失效。这使得碳化硅二极管非常适用于高温应用领域，例如电力电子设备、汽车电子等，提高了产品的可靠性和寿命。

   
   

2. 低功耗：碳化硅二极管具有较低的开关损耗和导通损耗。开关损耗是指在开关过程中产生的能量损失，导通损耗是指在导通状态下产生的能量损失。碳化硅二极管的低功耗特性使得它在高频率开关电源和逆变器应用中表现出色，能够提供更高的效率和能源利用率。

   
   

3. 高开关速度：碳化硅二极管具有快速的开关速度，能够在纳秒级别实现开关操作。这意味着它可以迅速响应高频率的电源需求，提供更稳定的电压输出和电流传输。高开关速度也有助于减少开关过程中的功耗和热损失。

   
   

4. 低导通压降：碳化硅二极管具有较低的导通压降（Forward Voltage Drop），即在导通状态下的电压降低。这意味着更小的能量损失和更高的效率。低导通压降还能减少电源系统中的热量产生，提高整体能源利用效率。

综上所述，碳化硅二极管以其高温性能、低功耗、高开关速度和低导通压降等特点，成为大功率电源产品的核心竞争力。它可以提供更可靠、高效和稳定的电源解决方案，适用于各种领域的高性能电子设备。