फोटोवोल्टिक प्रणालियों में प्रयुक्त साधारण डायोड और शोट्की डायोड के बीच क्या अंतर है?

一, भौतिक संरचना और कार्य सिद्धांत के बीच आवश्यक अंतर
1. साधारण डायोड: पीएन जंक्शन का वाहक पुनर्संयोजन तंत्र
साधारण डायोड पी - प्रकार और एन - प्रकार के अर्धचालकों द्वारा गठित पीएन जंक्शन संरचना पर आधारित होते हैं, और उनका संचालन तंत्र अल्पसंख्यक वाहकों के इंजेक्शन और पुनर्संयोजन पर निर्भर करता है। जब आगे की ओर पक्षपात किया जाता है, तो पी क्षेत्र में छेद कमी परत में एन क्षेत्र में इलेक्ट्रॉनों के साथ पुनः संयोजित होते हैं और एक धारा बनाते हैं; जब रिवर्स बायस्ड होता है, तो उच्च प्रतिरोध स्थिति बनाने के लिए कमी परत की चौड़ाई बढ़ जाती है। इस संरचना के परिणामस्वरूप साधारण डायोड की निम्नलिखित विशेषताएं होती हैं:

उच्च फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप: सिलिकॉन आधारित डायोड के लिए सामान्य मान 0.6-0.7V है, जबकि जर्मेनियम आधारित डायोड के लिए यह लगभग 0.2-0.3V है।
लंबा रिवर्स पुनर्प्राप्ति समय: वाहक पुनर्संयोजन में माइक्रोसेकंड लगते हैं, जिसके परिणामस्वरूप स्विच हानि होती है
मजबूत तापमान स्थिरता: पीएन जंक्शन की नकारात्मक तापमान गुणांक विशेषता इसके प्रदर्शन को -40 डिग्री से 150 डिग्री की सीमा में स्थिर बनाती है।
2. शोट्की डायोड: मेटल सेमीकंडक्टर बैरियर में बहुसंख्यक वाहक परिवहन
शोट्की डायोड धातुओं (जैसे एल्यूमीनियम और टाइटेनियम) और अर्धचालक (सिलिकॉन या सिलिकॉन कार्बाइड) द्वारा निर्मित एक शोट्की बाधा संरचना को अपनाते हैं, और उनका संचालन तंत्र बहुसंख्यक वाहक (इलेक्ट्रॉनों) के थर्मिओनिक उत्सर्जन प्रभाव पर आधारित होता है। जब आगे की ओर पक्षपात किया जाता है, तो इलेक्ट्रॉन धारा बनाने के लिए संभावित अवरोध को पार कर जाते हैं; जब रिवर्स बायस्ड होता है, तो केवल कुछ चार्ज वाहक माइक्रोएम्पियर लीकेज करंट उत्पन्न करते हैं। यह संरचना इसे अद्वितीय लाभ देती है:

सकारात्मक दबाव में कमी: विशिष्ट मान 0.15-0.4V, सिलिकॉन कार्बाइड आधारित 1V से कम हो सकता है
लघु रिवर्स पुनर्प्राप्ति समय: नैनोसेकंड स्तर की प्रतिक्रिया, कोई वाहक भंडारण प्रभाव नहीं
छोटा जंक्शन कैपेसिटेंस: उत्कृष्ट उच्च आवृत्ति विशेषताएँ, मेगाहर्ट्ज स्तर स्विच अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त
2, विद्युत प्रदर्शन की मात्रात्मक तुलना
1. चालकता हानि और दक्षता में सुधार
फोटोवोल्टिक इनवर्टर में, डायोड की चालन हानि सीधे सिस्टम दक्षता को प्रभावित करती है। उदाहरण के तौर पर 20A आउटपुट करंट लेना:

साधारण सिलिकॉन डायोड (VF=0.7V): हानि{{1}A × 0.7V=14W
शोट्की डायोड (VF=0.3V): हानि{{1}A × 0.3V=6W
दक्षता में 57% की वृद्धि हुई है, और रेडिएटर का आकार 40% तक कम किया जा सकता है। स्ट्रिंग इनवर्टर में, शॉट्की डायोड के उपयोग से वार्षिक बिजली उत्पादन 2-3% तक बढ़ सकता है।
2. विशेषताओं और उच्च आवृत्ति अनुप्रयोगों को स्विच करें
डीसी-डीसी रूपांतरण प्रक्रिया में, शोट्की डायोड का रिवर्स पुनर्प्राप्ति समय (<10ns) is reduced by two orders of magnitude compared to ordinary diodes (>1 μ s). इससे यह बनता है:

सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन सर्किट में जीरो वोल्टेज स्विचिंग (जेडवीएस) लागू करना
ईएमआई शोर हस्तक्षेप कम करें
स्विचिंग आवृत्ति को मेगाहर्ट्ज स्तर तक बढ़ाएं और चुंबकीय घटकों की मात्रा कम करें
3. रिवर्स लीकेज करंट और थर्मल रनवे का खतरा
The reverse leakage current of Schottky diodes (10-100 μ A) is 2-3 orders of magnitude higher than that of ordinary diodes (nA level). In high temperature environments (>85 डिग्री), रिसाव धारा तेजी से बढ़ती है, जिसके कारण हो सकता है:

जंक्शन बॉक्स का तापमान 150 डिग्री से अधिक बढ़ जाता है, जिससे सामग्री पुरानी हो जाती है
बाईपास डायोड थर्मल रनवे, जलने वाले घटक
बिजली उत्पादन क्षमता 0.5-1%/डिग्री कम हो जाती है
3, विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्यों के लिए तकनीकी अनुकूलन
1. बाईपास सुरक्षा परिदृश्य
फोटोवोल्टिक मॉड्यूल में, बाईपास डायोड को निम्नलिखित आवश्यकताओं को पूरा करना होगा:

त्वरित प्रतिक्रिया: जब घटक बाधित होता है, तो शॉट्की डायोड की नैनोसेकंड प्रतिक्रिया तुरंत करंट को मोड़ सकती है, जिससे हॉट स्पॉट का निर्माण रोका जा सकता है।
कम बिजली की खपत: उदाहरण के तौर पर 300W घटक को लेते हुए, सामान्य डायोड की तुलना में शोट्की डायोड की चालन हानि 80% कम हो जाती है, और जंक्शन बॉक्स का तापमान 50 डिग्री तक गिर जाता है।
विश्वसनीयता चुनौती: यह सुनिश्चित करने के लिए IEC62979 थर्मल एस्केप टेस्ट पास करना आवश्यक है कि रिवर्स लीकेज करंट द्वारा उत्पन्न गर्मी को 90 डिग्री के वातावरण में समय पर समाप्त किया जा सके।
2. इन्वर्टर सुधार परिदृश्य
स्ट्रिंग इनवर्टर में, शॉट्की डायोड का उपयोग किया जाता है:

इनपुट एंटी बैकफ़्लो: घटकों को रात में ग्रिड को बिजली देने से रोकें
बूस्ट सर्किट निरंतरता: MOSFET के साथ कुशल ऊर्जा रूपांतरण
आउटपुट सुधार: ट्रांसफार्मर रहित टोपोलॉजी में पारंपरिक फास्ट रिकवरी डायोड को बदलना, दक्षता में 1.5-2% की वृद्धि
3. बुद्धिमान अनुकूलक परिदृश्य
DC{0}}DC ऑप्टिमाइज़र में, शोट्की डायोड MOSFETs के साथ मिलकर काम करते हैं:

कम चालन वोल्टेज ड्रॉप: 30A करंट पर, 2m Ω MOSFET और शोट्की डायोड के संयोजन का उपयोग 125 डिग्री के भीतर जंक्शन तापमान को नियंत्रित करने के लिए किया जा सकता है।
वॉल्यूम अनुकूलन: समानांतर में जुड़े कई शोट्की डायोड की तुलना में, MOSFET योजना पीसीबी क्षेत्र को 30% तक कम कर देती है
लागत संतुलन: यद्यपि एकल ट्यूब की लागत 20% बढ़ जाती है, सिस्टम स्तर बीओएम लागत 15% कम हो जाती है
4, लागत प्रभावशीलता और चयन रणनीति
1. प्रारंभिक निवेश तुलना
साधारण डायोड: इकाई मूल्य
0.05−
0.2, कम वोल्टेज के लिए उपयुक्त (<60V) and low current (<10A) scenarios
शॉट्की डायोड: इकाई मूल्य
0.2−
1.0, suitable for medium to high voltage (40-200V) and high current (>10ए) परिदृश्य
आदर्श डायोड समाधान: MOSFET+नियंत्रक, इकाई मूल्य का उपयोग करना
1.5−
3.0, लेकिन सिस्टम दक्षता में सुधार लागत वृद्धि की भरपाई कर सकता है
2. पूर्ण जीवनचक्र लागत
उदाहरण के तौर पर 100 किलोवाट फोटोवोल्टिक पावर स्टेशन लेना:

साधारण डायोड: वार्षिक बिजली खपत
1200, रखरखाव लागत
पांच सौ
शोट्की डायोड: वार्षिक बिजली खपत
480, रखरखाव लागत
दो सौ
5-वर्षीय कुल लागत: साधारण योजना
8500vs शोट्की योजना
तीन हजार चार सौ
3. चयन निर्णय मैट्रिक्स
पैरामीटर साधारण डायोड शोट्की डायोड आदर्श डायोड योजना
कार्यशील वोल्टेज<60V 40-200V 40-1000V
कार्यशील वर्तमान<10A>10A>30A
दक्षता की आवश्यकता<95% 95-98%>98%
तापमान सीमा -40 डिग्री से 150 डिग्री -40 डिग्री से 125 डिग्री -40 डिग्री से 105 डिग्री
लागत संवेदनशीलता उच्च, मध्यम और निम्न है