石墨（SiC）是碳和硅的氧化物，石墨石墨材料目前選用力學(xué)固相截葉（PVT）法，在超過2000℃的低溫下，將油墨和蕨科瓶透過低溫還原成氫原子，透過溫控堆積在石墨極薄上形成石墨固體。石墨是第二代寬TNUMBERG25Mi半導(dǎo)體材料，與硅（Si）相比，石墨的阻抗率打穿氣壓Villamblard、飽和狀態(tài)電子零件漂移速度更快且阻抗率更高。因此，當(dāng)用于電子零件元件中時(shí)，石墨電子零件元件擁有高殼體、高速路驅(qū)動器、低導(dǎo)通阻抗、高效等缺點(diǎn)，有利于降低能源消耗和增大系統(tǒng)表面積。

一、PFC阻抗在安規(guī)中的必要性小家電用二極體

阻抗設(shè)計(jì)中，由于整流器后選用高容量的低通濾波器電感，呈現(xiàn)出容抗阻抗，而在電感鋰離子時(shí)能使電力中造成大量最上增益，造成環(huán)境污染和阻礙，人們開始在阻抗設(shè)計(jì)中導(dǎo)入PFC阻抗，輸出功率在75W以上的阻抗設(shè)計(jì)強(qiáng)制性要求重新加入PFC阻抗以提高低頻，修改阻抗缺點(diǎn)。

PFC分為主動式和主動式兩種。主動式選用大電感串連補(bǔ)償金，主要缺點(diǎn)是表面積大，且工作效率低。隨著近幾年電子零件元件飛速發(fā)展，主動式PFC被主動式PFC全面替代。主動式PFC選用PFC驅(qū)動器、驅(qū)動器管、電感和二極體組成降壓阻抗，具有重量輕，輸出電流范圍寬，低頻補(bǔ)償金效用好的缺點(diǎn)。

主動式PFC透過驅(qū)動器驅(qū)動驅(qū)動器管降壓、二極體整流器為主電感充電，根據(jù)電流電流之間的相位差進(jìn)行輸出功率因素補(bǔ)償金。

二、石墨應(yīng)用于PFC阻抗優(yōu)勢

隨著業(yè)界對控制器輸出功率密度的追求，以及氮化鎵輸出功率電子零件元件的普及，主動式PFC需要提高工作頻率來減小磁芯表面積，此時(shí)常規(guī)快恢復(fù)二極體的性能已經(jīng)不能滿足高頻下整流器需求，這為石墨二極體在PFC上的應(yīng)用創(chuàng)造有利條件。

安森美基于Si的超高速路二極體

Alpha Power基于石墨的二極體

SiC二極體相對于Si二極體有如下的缺點(diǎn)：

沒有反向恢復(fù)電流，反向恢復(fù)時(shí)間極短，應(yīng)用中沒有反向恢復(fù)尖峰，在CCM模式下具有很強(qiáng)的優(yōu)勢，硅二極體反向恢復(fù)電流的峰值相當(dāng)可觀，有的甚至?xí)?shù)倍于正向電流，這不但會增加二極體的損耗，也會引起較大的EMT（電磁阻礙）。當(dāng)頻率升高時(shí)，關(guān)斷和導(dǎo)通頻繁，損耗就更加嚴(yán)重，如果二極體反向恢復(fù)時(shí)間過長，而頻率過高的話，反向恢復(fù)階段還沒結(jié)束，下一個(gè)脈沖又到來，則二極體在正、反向都可導(dǎo)通，失去了二極體最基本的缺點(diǎn)，起不到驅(qū)動器作用。二極體完全無法工作。所以二極體反向恢復(fù)電流和恢復(fù)時(shí)間的存在會限制阻抗設(shè)計(jì)的驅(qū)動器頻率，無法進(jìn)一步小型化。高頻整流器阻抗中要選擇反向恢復(fù)電流較小、反向恢復(fù)時(shí)間較小的整流器二極體。另外反向恢復(fù)電流在CCM電流連續(xù)模式下，會對驅(qū)動器管造成很大的威脅。反向恢復(fù)的電流會反射到驅(qū)動器管上，使驅(qū)動器管的應(yīng)力增加，損耗增大。小家電用二極體

SiC的臨界打穿場強(qiáng)是Si的10倍左右，這意味著SiC具有更高的電流耐受，殼體等級可達(dá)到3300V以上，適用的場合更廣泛，在相同輸出功率下SiC的表面積可以做到更小。另外電子零件元件的導(dǎo)通阻抗更小，高壓損耗低。SiC二極體的TNUMBERG25Mi寬度是硅管的三倍，有更高工作溫度，硅管在150～175℃之后，可靠性和性能指標(biāo)明顯下降。而且SiC二極體的性能基本不受結(jié)溫的影響，最高工作溫度175℃ 依舊可以可靠運(yùn)行。小家電用二極體

石墨材料導(dǎo)熱率高，是硅的3倍，導(dǎo)熱率高，電子零件元件熱傳導(dǎo)能力越強(qiáng)，溫升就會小，壽命更長。一減少散熱介質(zhì)的表面積，簡化冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和成本。二可以工作在更高的環(huán)境溫度下，穩(wěn)定性更高，維護(hù)成本降低。三相同表面積的電子零件元件輸出功率密度會更高。SiC電子零件飽和狀態(tài)漂移速度是硅的2倍，同時(shí)沒有反向恢復(fù)電流的缺點(diǎn)，決定了SiC二極體可以工作在更高的工作頻率。整個(gè)系統(tǒng)的表面積，成本會隨著驅(qū)動器頻率的的提高而減小。

SiC材料抗輻射能力高，抗中子輻射能力至少是硅的四倍，適用于特殊場合的商品中。

三、有哪些高輸出功率快充導(dǎo)入了石墨

石墨憑借其獨(dú)特的屬性，已經(jīng)開始在高輸出功率、高密度快充控制器中嶄露頭角，獲得眾多控制器工廠青睞。充電頭網(wǎng)透過往期的拆解了解到，目前已有倍思120W快充、MOMAX 100W 快充，以及REMAX 100W快充內(nèi)置了石墨，從而實(shí)現(xiàn)了更高的輸出功率密度。

1、Baseus倍思2C1A 120W氮化鎵充電器

2020年2月25日，倍思推出全球第一款氮化鎵+石墨 (GaN+SiC) 充電器，并在kickstarter眾籌成功。該商品輸出功率高達(dá)120W，并且同樣搭配2C1A多口輸出配置。倍思Galio 120W充電器中使用的氮化鎵（GaN）和石墨（SiC）是目前最為先進(jìn)的電子零件半導(dǎo)體材料，它們具有高頻率缺點(diǎn)在高電流大電流傳輸方面具有優(yōu)勢，這意味著可以達(dá)到更高的工作效率，更低的發(fā)熱量和更小的表面積。小家電用二極體

據(jù)了解，倍思Galio 120W充電器在PFC整流器阻抗中選用了一顆來自Alpha Power的石墨二極體，商品型號：ACD06PS065G；搭配納微氮化鎵輸出功率電子零件元件，由安森美PFC驅(qū)動器進(jìn)行主動式低頻校正。

2、MOMAX摩米士100W 2A2C氮化鎵快充充電器

摩米士100W 2A2C氮化鎵充電器機(jī)身方正扁平，配備可折疊插腳，而且從插腳設(shè)計(jì)來看，還支持組裝其它規(guī)格插腳，便攜且適用于各個(gè)地區(qū)。充電器支持QC、AFC、FCP、SCP、MTK PE+2.0、PD和PPS快充協(xié)議，并將兩類接口設(shè)計(jì)成支持盲插使用，用戶無需刻意尋找快充接口，使用方便。接口支持100W、65W+30W、華為22.5W快充，支持廣泛，實(shí)用性強(qiáng)。整個(gè)商品集便攜、易用于一身。

MOMAX這款充電器選用美浦森MSD06065V1石墨二極體配合英諾賽科INN650D2氮化鎵驅(qū)動器管以及恩智浦PFC驅(qū)動器進(jìn)行主動低頻校正。據(jù)了解，美浦森MSD06065V1是一顆650V殼體的石墨肖特基二極體，TO252封裝。小家電用二極體

3、REMAX睿量100W 2A2C氮化鎵快充充電器

REMAX 100W 2A2C氮化鎵充電器選用白色機(jī)身殼，表面啞光處理，整體看去非常簡潔。充電器配有2A2C共4個(gè)接口，支持多種常見快充協(xié)議，USB-C口和USB-A口分別具備單口最大100W和30W輸出，并支持多口同時(shí)快充，可以滿足筆記本電腦、手機(jī)、平板、移動控制器等多種設(shè)別的充電需求。

充電頭網(wǎng)透過拆解了解到，這款充電器內(nèi)置PFC降壓阻抗，選用LLC+GaN高性能架構(gòu)。PFC降壓部分選用恩智浦驅(qū)動器，并選擇美浦森MSD04065G1石墨二極體以及英諾賽科INN650D2氮化鎵驅(qū)動器管進(jìn)行整流器。美浦森MSD04065G1是一顆650V殼體的石墨肖特基二極體，TO252封裝。

1、Alpha Power Solutions ACD06PS065G

Alpha Power Solutions ACD06PS065G，屬于工業(yè)級電子零件元件，殼體650V，額定電流6A，正向壓降1.5V，最大連續(xù)電流18A，DFN8*8封裝，可用于太陽能逆變器，AC/DC轉(zhuǎn)換器，DC/DC轉(zhuǎn)換器和不間斷控制器等。小家電用二極體

應(yīng)用案例：

1、泰科天潤G5S06506QT

泰科天潤G5S06506QT具備正溫度系數(shù)，易于并聯(lián)使用；不受溫度影響的驅(qū)動器缺點(diǎn)；最高工作溫度可達(dá)150℃；同時(shí)具有零反向恢復(fù)電流、零正向恢復(fù)電流的缺點(diǎn)。G5S06506QT是一顆單極電子零件元件，極大降低驅(qū)動器損耗，并聯(lián)電子零件元件中沒有熱崩潰，降低系統(tǒng)對散熱片的依賴。適用于驅(qū)動器模式控制器（SMPS），低頻校正（PFC）；電機(jī)驅(qū)動、光伏逆變器、不間斷控制器、風(fēng)力發(fā)動機(jī)、列車牽引系統(tǒng)、電動汽等領(lǐng)域。小家電用二極體

2、泰科天潤G5S06506ZT

泰科天潤G5S06506ZT具備正溫度系數(shù)，易于并聯(lián)使用；不受溫度影響的驅(qū)動器缺點(diǎn)；最高工作溫度可達(dá)175℃；同時(shí)具有零反向恢復(fù)電流、零正向恢復(fù)電流的缺點(diǎn)。G5S06506ZT是一顆單極電子零件元件，極大降低驅(qū)動器損耗，并聯(lián)電子零件元件中沒有熱崩潰，降低系統(tǒng)對散熱片的依賴。適用于驅(qū)動器模式控制器（SMPS），低頻校正（PFC）；電機(jī)驅(qū)動、光伏逆變器、不間斷控制器、風(fēng)力發(fā)動機(jī)、列車牽引系統(tǒng)、電動汽等領(lǐng)域。

Maplesemi美浦森

PY平偉

1、平偉PASC0665GG

平偉PASC0665GG是一款650V肖特基二極體，具有零反向恢復(fù)/零正向恢復(fù)、高效運(yùn)行、切換速度極快、不受溫度影響的驅(qū)動器缺點(diǎn)。適用于阻抗設(shè)計(jì)、低頻校正阻抗、太陽能逆變器、不間斷控制器等領(lǐng)域。小家電用二極體

總結(jié)

使用SiC代替?zhèn)鹘y(tǒng)Si二極體的優(yōu)勢在于工作效率提高，更符合節(jié)能減排的要求、可靠性提高，維護(hù)成本降低、商品表面積更小，成本進(jìn)一步降低，使商品更具有競爭優(yōu)勢。在氮化鎵快充適配器中應(yīng)用石墨二極體，利用石墨二極體的極短反向恢復(fù)時(shí)間優(yōu)勢，配合氮化鎵的高速路驅(qū)動器缺點(diǎn)，可以提高PFC級的驅(qū)動器頻率，使用更小表面積的電感滿足輸出輸出功率。從而提高適配器輸出功率密度，滿足高輸出功率適配器的小表面積要求。

石墨材料作為第二代半導(dǎo)體，目前已有多家廠商投產(chǎn)，在諸多場合替代傳統(tǒng)快恢復(fù)二極體，提高了電動汽車、逆變器、軌道交通、太陽能和風(fēng)力發(fā)電上的工作效率和可靠性。如今導(dǎo)入高輸出功率氮化鎵適配器中，為高輸出功率、高密度PD快充的普及更增添一份力量。（Alpha Power Solutions）創(chuàng)能動力、（Global Power）泰科天潤、（Maplesemi）美浦森以及（PY）平偉等眾多知名廠牌石墨二極體，都可瀏覽其一級授權(quán)代理商世強(qiáng)硬創(chuàng)平臺。