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MPS SiCダイオードで高周波スイッチドモード電源の損失を最小化 (DigiKey社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介)
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MAIL MAGAGINE No. 1955 2024. 12. 24 |
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MPS SiCダイオードで高周波スイッチドモード電源の損失を最小化 (DigiKey社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介) |
| 「アプリケーションラボ」は、DigiKey社のご協力をいただいて、DigiKey社が公開している新製品や技術情報を日本語でご紹介するWebページです。基礎技術から最新技術まで有益な情報を公開していますので、是非ご活用ください。 今回は、効率と小型化が求められるスイッチング電源に適したMPS SiCダイオードについて解説した記事をご紹介します。 ■MPS SiCダイオードで高周波スイッチドモード電源の損失を最小化 ダイオードは一方向にのみ電流を流し、反対方向には流さないという特性を持つ半導体で、交流を直流に変換する電源などに多く使用されます。一般的なダイオードの構造はp型とn型の半導体を接合したpn接合ですが、金属と半導体を接合した場合も同様の効果が得られ、これを利用したダイオードをショットキーダイオードまたはショットキーバリアダイオードといいます。 ショットキーはこの現象を発見したドイツの物理学者の名前で、ショットキーバリア(ショットキー障壁)は接合面で発生する効果を意味します。 ダイオードの順方向に電圧をかけて導通が始まる電圧がpn接合のダイオードの場合は約0.6Vですが、ショットキーダイオードの場合は約0.3Vと低いため、電力損失が少ないという利点があります。また、pn接合のダイオードは少数キャリアで電流を流しますが、ショットキーダイオードは多数キャリアになるので高速動作も優れています。ショットキーダイオードの欠点は、リーク電流が大きいことと冷却が十分でないと熱暴走を起こし、破損しやすいという点です。  SiCショットキーダイオード(左)とMPSダイオード(右)の構造の比較 現在の電源の主流であるスイッチング電源には、より高い効率と小型化が求められています。そのため高い周波数で動作し、スイッチング損失の低いダイオードが必要になり、SiC(シリコンカーバイド)を用いたショットキーダイオードが採用されるようになっています。 SiCダイオードはSiダイオードよりも高い温度で動作し、高速にスイッチングできるという特長を持っていますが、ショットキーダイオードは接合部の金属にある欠陥のため、逆バイアス時のリーク電流が大きく、電流が大きくなると様々な問題が発生します。 MPS(Merged PIN Schottky)ダイオードはこの問題を改善するために開発され、n型半導体の一部にp型をドープすることで、ショットキーダイオードとPINダイオードを並列に接続した構造になっています。 電流が小さいときはショットキーダイオードだけに流れ、電流が大きくなるとPINダイオードにも電流が流れて発熱を抑えることができます。また、逆バイアス時は、pドープ領域によって電界強度が最大となる領域が押し下げられ、欠陥のある金属領域から離れるため、全体のリーク電流が減少します。 【アプリケーションラボ】では、高周波で動作するスイッチング電源に低損失のショットキーダイオードが必要になる理由とそれを満足させるMPS SiCダイオードの構造や動作について解説した後、Vishay社のMPS構造を採用したSiCショットキーダイオードを紹介しています。 ここで解説されているデバイスは、マルツオンラインのウェブサイトで購入できますので、是非参考にしてください。  SIC MPSショットキーダイオード ▽SIC MPSショットキーダイオード(1200V/5A)【VS-3C05ET12T-M3】 ・単価：￥1,039(税込) ●主な特長 ・薄型ウェハ技術を採用し、順方向電圧と効率が向上 ・正の順方向電圧温度係数で、並列接続が容易 ・回復テールがほとんどなく、スイッチング損失が小さい ・スイッチング動作は温度に依存しない ・最大動作接合温度：175°C ・JESD201クラス1Aウィスカーテストに適合 ▽SIC MPSショットキーダイオード(1200V/10A)【VS-3C10ET12T-M3】 ・単価：￥1,454(税込) ▽SIC MPSショットキーダイオード(1200V/15A)【VS-3C15ET12T-M3】 ・単価：￥1,520(税込) ▽SIC MPSショットキーダイオード(1200V/20A)【VS-3C20ET12T-M3】 ・単価：￥1,817(税込) |
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【マルツの技術情報】 マルツエレックは回路設計のご要望にお応えします |
| ▼ 教育機関向けACDC電源装置 【LP60：電源回路編】 教育機関向けのACDC電源装置です。整流ダイオードは交換可能です。また、平滑回路の電解コンデンサも交換可能です。半波整流回路と全波整流回路はスイッチで切り替え出来、各ノードで測定できます。 資料のダウンロードはこちらから。 その他の技術情報一覧はこちらをご覧ください。回路設計に関するご相談・お見積りは無料です。こちらからお気軽にお問合せください。 |
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| 「数か月先に生産する予定があるが、今は在庫をかかえたくない」といったお客様のお悩みはマルツエレックが解決いたします。 マルツ法人営業部でお客様の在庫を責任をもって保管し、ご指定いただいた期日に納品いたします。下記よりお申し込みください。折り返し担当者がご連絡いたします。  |
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