碳化硅管(SiC)二極管已經打入迅速擴展的太陽能逆變器市場中，在歐洲尤為如此。科銳公司(Cree)的1200V SiC碳化硅肖特基二極管正在替代其直流母線升壓電路中的硅(Si) PiN同類產品，并且很快就會出現在商用系統的逆變器部分。

　　在過去幾年，材料質量、尺寸和成本方面的改進已經使SiC成為功率器件中硅的可行替代物。隨著圓晶尺寸不斷增加(Cree目前使用的是4英寸圓晶)，缺陷密度不斷降低，材料成本也日益減少，現在已經有了使用SiC的更大功率器件。碳化硅技術具備眾多獨特性能，使得碳化硅成為一種近乎材料，應用于高電壓或高溫環境。

　　首先，碳化硅SiC的導熱系數是砷化鎵的數倍，也是硅的三倍多，這使得制造電流密度更高的器件成為現實。此外，碳化硅SiC的擊穿場強幾乎為硅的十倍，因此對于同樣的設計，碳化硅器件的擊穿電壓額定值為硅器件的十倍，這使得制造高壓肖特基二極管成為可能。碳化硅為寬帶隙材料，碳化硅器件的工作溫度比任何硅器件均要高得多。圖1對碳化硅、砷化鎵和硅這三種材料的熱導率、擊穿電場強度和帶隙進行了對比。

　　科銳公司采用碳化硅SiC來制造高壓肖特基二極管。由于肖特基二極管為單極器件，沒有少數載流子復合，所以反向恢復電流為零(圖2)。它的結電容電荷很小，與硅PiN器件的反向恢復電荷相比，可以忽略不計，而且結電容電荷的大小與溫度、正向電流和開關di/dt無關。這些肖特基二極管還具有零正向恢復電壓，可以瞬時導通。科銳公司的肖特基二極管具備眾多優異的開關特性，其中有一個特性能大幅度降低電磁干擾。這些器件可以消除電源轉換系統中的二極管開關損耗，而這又能大大降低相關開關中的開通損耗，該相關開關用于硅PiN器件則必須承受反向恢復電流通過。正是由于采用科銳公司碳化硅肖特基二極管，從而提高了效率和性能，因此科銳公司的肖特基二極管為太陽能發電系統提供了理想的解決方案。

　　現有眾多資料顯示，電能占全世界能源消耗的39%。預計美國在未來十年的能源需求將增長19%，而發展中國家的能源需求將會增長得更快。歐洲已經意識到了太陽能的優點，而一些國家正在為企業和個人轉用太陽能提供鼓勵措施，來促進企業和個人使用太陽能。由于采用碳化硅肖特基二極管提升整個系統的效率，許多太陽能設備制造商紛紛開始轉向這一技術。

　　太陽能面板的功能是采集太陽能并將其轉化為正向直流電壓。此電壓會隨著直射到太陽能面板上的太陽光強度的變化而變化。通過采用升壓轉換器，使得此電壓升高至一恒定直流電壓，此升壓轉換器在高頻開關操作(圖3)。科銳公司的碳化硅肖特基二極管能消除升壓二極管的開通損耗，并能大大降低MOSFET或IGBT開通損耗，這使得升壓段的效率有了顯著提高。然后，通過另一個逆變器，將此恒定直流電壓轉換為可用的交流電壓，此交流電壓的頻率恒定(例如歐洲為220V/50Hz，北美為110V/60Hz)。科銳公司的碳化硅肖特基二極管不僅能消除此段續流二極管中的二極管開關損耗，同時也能降低IGBT開通損耗，從而顯著提高了逆變器的效率。

　　采用硅器件的轉換器，其平均工作效率接近96%。如果采用效率更高的系統，太陽能面板采集的太陽能就能更多地轉化為可用的電能。采用碳化硅器件，轉換器的平均工作效率能提升至97.5%，這就意味著逆變器損耗能降低25%。考慮到這些太陽能設備的設計使用壽命至少為30年，采用碳化硅器件后，就能產生頗為可觀的節能效益，而且還能降低溫度，使這些系統具備更高的可靠性。

　　如今使用的太陽能發電系統通常分為兩類：并網型系統和離網型。顧名思義，并網型系統是與公用電網相連的系統。終端用戶的用電要么來自于太陽能面板，要么來自于公用電網，這取決于負載需求、使用時間等。此系統具有計量功能，能在較低負載需求期間，將太陽能發電系統的電能反向饋入電網。離網型系統是獨立的系統，不與公用電網相連，含有蓄電池組，有時還有備用發電機。通過充電控制器，太陽能面板對蓄電池組進行充電，電池可以向逆變器提供輸入功率，從而為終端用戶提供電力。

　　一般來說，現今的太陽能發電系統，每發一瓦電，約需10美元，因此3kW太陽能發電系統約需30,000美元。顯然，太陽能發電系統的效率越高，消費者的投入回報就越快。全球日益迫切的能源需求也催生了太陽能等替代能源的應用，而采用碳化硅二極管能提高太陽能發電的效率，為消費者帶來了更大的效益。