科普：充电器里的碳化硅元器件是什么？

前言

当充电器市场围绕着氮化镓材料的元器件正在激烈竞争时，倍思开创性地推出业内首款120W氮化镓+碳化硅快充充电器。此款充电器产品同样具有高耐压、低导通电阻、高效率等特征，并且有助于降低待机、工作能耗和小尺寸方案设计，也能很好地满足PD快充对器件的特殊需求。

碳化硅（SiC）

碳化硅（SiC）是碳和硅的化合物。

碳化硅单晶材料目前采用物理气相输运（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。碳化硅是第三代宽禁带半导体材料，与硅（Si）相比，碳化硅的介电击穿强度更大、电子密度更高和电子漂移速度更快且热导率更高。

碳化硅元器件

碳化硅元器件必然要通过拆解充电器才能得知，因此以充电头网此前拆解的尚巡230W氮化镓充电器为例进行理解。

PFC电路的运用

此前，由于开关电源整流后采用大容量的滤波电容，会呈现容性负载，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；因此在后续的开关电源中开始引入PFC电路，功率在75W以上的开关电源被强制要求加入PFC电路以提高功率因数并修正。

例如尚巡230W氮化镓充电器内部输入端构造为EMI电路、整流滤波、PFC升压电感等元件，居中一颗大电容横向放置，顶部贴有胶带绝缘；另有一根接地导线横跨初级和次级。并且通过观察分析发现，这款电源内部采用了PFC+LLC电源架构，以固定电压输出，不仅采用了合封控制器，同时使用了4颗氮化镓开关管以及1颗碳化硅二极管。

氮化硅元器件为什么会与PFC电路联系

随着行业内的电源功率密度持续提升，并由于氮化镓功率器件的普及，PFC电路需要提高工作频率来减小磁芯体积，此时常规二极管的性能已经不能满足高频下整流需求；而在大功率快充电源产品中，碳化硅二极管搭配氮化镓功率器件，可以将PFC的工作频率从不足100KHz提升到300KHz，而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，因此碳化硅二极管完美契合需求，同时可减小升压电感体积，实现高功率密度的设计，使得效率也达到了大幅提升。

例如尚巡230W氮化镓充电器内PFC升压整流管特写，为美浦森 MSM06065G1碳化硅二极管，采用DFN5*6封装，超薄封装节省体积，适用于高功率密度的大功率氮化镓适配器中。

充电头网总结

碳化硅材料作为第三代半导体，目前已有多家厂商投产，并已渐渐取代传统快恢复二极管；目前已经在电动汽车、逆变器、轨道交通、太阳能发电等领域广泛应用；并且由于USB PD快充技术的普及和氮化镓技术的成熟，已经开始在消费类电源市场中得到运用。

而充电头网通过往期的拆解了解到，目前已有倍思120W充电器、MOMAX摩米士 100W 充电器、尚巡230W 充电器以及REMAX睿量 100W充电器内部的电路中内置碳化硅元器件，从而实现了更高的功率密度，因此碳化硅材料或成为大功率电源产品的核心竞争力之一。