SMBJ1505CA -Schutz SIC MOSFET Neue Produktveröffentlichung

Denken und Lösen des Torproblems von SIC MOS -Röhrchen

Als neue Art von Power Semiconductor -Gerät wurde SIC MOS -Röhrchen in den letzten Jahren in den letzten Jahren mit der Reife der Technologie in den letzten Jahren häufig eingesetzt. Es hat erhebliche Vorteile wie eine schnelle Schaltgeschwindigkeit, ein geringes On-Resistenz und hohe Temperaturwiderstand und ist nach und nach zu einem starken Ersatz für traditionelle Geräte auf Siliziumbasis geworden.

Wenn Sie als Beispiel neue Energiefahrzeuge einnehmen, werden SIC-MOS-Röhrchen in Wechselrichtern an Bord eingesetzt, um die Effizienz der Stromumwandlung zu verbessern, den Energieverlust zu verringern und somit den Fahrzeugkreuzungsbereich zu erhöhen. Im Photovoltaikfeld können Photovoltaik -Wechselrichter mit SIC -MOS -Röhrchen eine höhere Stromdichte und die Umwandlungseffizienz erreichen und die Systemkosten reduzieren.

Die Bedeutung des Studiums des Gate -Problems

Als Hauptsteuerende des SIC -MOS -Röhrchens beeinflussen seine Leistung und Zuverlässigkeit direkt die Arbeitsstabilität und Lebensdauer des gesamten Geräts. Sobald das Tor beschädigt ist, funktioniert das SIC -MOS -Röhrchen nicht ordnungsgemäß, was zum Ausfall des gesamten Schaltungssystems führt. Als neue Art von Power -Halbleiter -Gerät wurde SIC MOS -Röhrchen in neuen Energiefahrzeugen, Photovoltaiken, intelligenten Gittern und anderen Feldern mit der Reife der Technologie in den letzten Jahren häufig eingesetzt. Es hat erhebliche Vorteile wie eine schnelle Schaltgeschwindigkeit, ein geringes On-Resistenz und eine hohe Temperaturfestigkeit und ist nach und nach zu einem starken Ersatz für traditionelle Geräte auf Siliziumbasis geworden.

Überblick über die Chip -Prozessstruktur

Die Chip -Prozessstruktur des SIC -MOS -Rohrs umfasst hauptsächlich Substrat, epitaxiale Schicht, Quelle, Abfluss, Gate und Isolierschicht. Unter ihnen besteht das Substrat normalerweise aus Siliziumcarbidmaterial, das die Eigenschaften einer hohen thermischen Leitfähigkeit und hoher elektrischer Feldstärke mit hoher Bannung aufweist und eine gute physische Unterstützung und elektrische Grundlage für das Gerät bietet. Die epitaxiale Schicht wächst auf dem Substrat und wird verwendet, um die elektrischen Parameter des Geräts genau zu steuern.

Die Quelle und der Abfluss befinden sich auf beiden Seiten des Chips, die die Eingangs- und Ausgangsenden des Stroms sind. Das Tor wird durch eine Isolierschicht vom Kanal getrennt. Die Leitung und der Grenzwert des Kanals werden durch die Anwendung der Spannung gesteuert, wodurch die Regulierung des Stroms erkennen wird. Die Isolierschicht besteht normalerweise aus Materialien wie Siliziumdioxid, und ihre Qualität und Dicke haben einen wichtigen Einfluss auf die Leistung des Tors.

Die Position und Funktion des Tors im Chip

Position: Das Tor befindet sich zwischen der Quelle und dem Abfluss und befindet sich durch die Isolierschicht eng an den Kanal. Seine Hauptfunktion besteht darin, die Leitfähigkeit des Kanals durch den elektrischen Feldeffekt zu steuern und eine genaue Kontrolle über die Leitung und Herstellung des SIC -MOS -Röhrchens zu erreichen. Wenn eine positive Spannung auf das Gate angelegt wird, werden Elektronen im Kanal induziert, um einen leitenden Kanal zu bilden, der das SIC -MOS -Rohr einschaltet. Wenn die Gate -Spannung Null ist, verschwinden die Elektronen im Kanal, der leitende Kanal ist geschlossen und das SIC -MOS -Röhrchen wird ausgeschaltet.

Funktion: Die Kontrollfunktion des Gate ist wie der Schalter eines Wasserhahns, der die Größe und Off des Wasserflusses (Strom) genau einstellen kann, um sicherzustellen, dass das SIC-MOS-Röhrchen in verschiedenen Schaltungsanwendungen stabil und zuverlässig funktioniert.

Analyse der Gründe, warum das Tor leicht beschädigt wird

Der Wirkungsmechanismus des Miller -Kondensators

Aufgrund von Faktoren wie Polysilicon-Breite, Kanal- und Grabenbreite, G-Pol-Oxidschichtdicke und Doping-Profil des PN-Übergangs erzeugen SIC-MOS-Röhrchen parasitäre Kapazität, unter der der Key-Miller-Kondensator CGD eine wichtige Rolle spielt. CGD ist nicht konstant, es ändert sich schnell mit der Spannungsänderung zwischen dem Tor und dem Abfluss

Wenn das hohe MOS-Röhrchen plötzlich eingeschaltet wird, steigt die Abflussspannung des MOS-Röhrchens mit niedrigem MOS sofort an. Zu diesem Zeitpunkt wird am Müllerkondensator des MOS-Röhrchens mit niedriger Seite ein Strom mit einer Mullerkapazität multipliziert. Wenn das Tor geöffnet ist, kann dieser Strom nur den CGS -Kondensator unten aufladen, wodurch sich die Gatespannung plötzlich erhöht. Wenn die Gate-Spannung die Gate-Line-Spannung des MOS-Röhrchens überschreitet, ist das MOS-Röhrchen anfällig für eine Fehlkondition, und eine langfristige Fehlkontrollierung wird das Tor beschädigt.

Beispiele für Probleme, die durch parasitäre Kapazität verursacht werden

In einem halben Brückenkreis wird ein MOS-Röhrchen aufgrund der Existenz einer Miller-Kapazität das Tor eines anderen MOS-Röhrchens beeinflusst. Beispielsweise steigt die Gate -Spannung in einer Anwendung für Schaltnetze aufgrund der Auswirkung der Müllerkapazität ungewöhnlich, wobei der Gate -Spannungsbereich überschreitet und schließlich einen Abbau und die Schädigung von Gatern verursacht, wodurch die gesamte Schaltleistung nicht funktioniert.

Überspannungsquellen in externen Schaltungen

Überspannung in externen Schaltkreisen kann durch verschiedene Gründe verursacht werden, wie Blitzschläge, Stromnetzfluktuationen, Schaltvorgänge induktiver Lasten usw. können sofortige Hochspannungspulse mit Hochspannungspulsen erzeugen, die durch die SIC-Rohr- oder Signallinie über die SIC-MOS-Tube übertragen werden können.

Wenn das Stromnetz schwankt, stellt die plötzliche Erhöhung der Spannung auch eine Bedrohung für das SIC -MOS -Röhrchen dar.

Wenn die induktive Belastung (wie Motoren, Transformatoren usw.) plötzlich getrennt wird, wird eine elektromotive Rückenkraft erzeugt, die eine sehr hohe Spannungsspitze bildet. Diese Überspannungen können durch den Schaltkreis an das Tor des SIC -MOS -Rohrs übertragen werden, was zu einer Beschädigung der Schädigung führt.

Prinzip des Schadens am Tor durch Überspannung

Wenn die Spannung am Tor ihre Nennspannung überschreitet, wird das Gateoxid abgebaut, was zu einer Abnahme der Isolationsleistung zwischen dem Tor und dem Kanal oder sogar einem Kurzschluss führt. Dies führt dazu, dass das Tor seine Kontrolle über den Kanal verliert, und das SIC -MOS -Röhrchen funktioniert nicht ordnungsgemäß. In schweren Fällen wird das Gerät dauerhaft beschädigt

Überspannung kann auch thermische Effekte innerhalb des Tors verursachen, wodurch die Temperatur des Gate -Materials stark ansteigt, wodurch sich die Leistung des Materials verschlechtert und die Schädigung des Tores weiter verschärft

Betriebstemperatureigenschaften von SIC -Mos -Röhrchen

Obwohl SIC-MOS-Röhrchen eine gute Leistung mit hoher Temperatur aufweisen, ändern sich ihre Leistungsparameter immer noch in Hochtemperaturumgebungen. Wenn die Temperatur steigt, steigt die Einwiedergabe des SIC-MOS-Rohrs, die Schaltgeschwindigkeit nimmt ab und der Leckstrom erhöht sich. Änderungen dieser Parameter erhöhen den Stromverbrauch des Geräts, erzeugen mehr Wärme und verschlimmern den Temperaturanstieg weiter.

Wenn die Temperatur eine bestimmte Grenze überschreitet, beeinflusst sie das Material und die Struktur des Tors und verringert die Zuverlässigkeit des Tors

Der Einfluss der hohen Temperatur auf das Tormaterial und die Struktur

Hohe Temperatur verringert die Leistung des Isoliermaterials des Gate, was zu einer Abnahme des Isolationswiderstands zwischen dem Gate und dem Kanal führt, wodurch das Risiko einer Leckage erhöht wird. Hohe Temperatur kann auch zu einer thermischen Expansion des Gate -Metallmaterials führen, wodurch die Verbindung zwischen dem Gate und anderen Komponenten gelöst oder brechen kann, was den normalen Betrieb des Gate beeinflusst.

In einigen Hochtemperatur-Anwendungsszenarien, wie z. B. elektronische Geräte im Motorraum eines Autos, befindet sich das SIC-MOS-Röhrchen lange in einer Hochtemperaturumgebung, und die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung des Gate wird erheblich erhöht.

Herstellungsprozessfehler

Häufige Probleme mit dem Herstellungsprozess

Während des Herstellungsprozesses von SIC -MOS -Röhrchen können einige Prozessdefekte auftreten, wie z. Diese Defekte verursachen eine ungleichmäßige Dicke der Gateoxidschicht und eine übermäßige lokale elektrische Feldstärke, wodurch die Spannungsfähigkeit des Gate -Halts verringert wird.

Verunreinigungsverschmutzung kann die elektrischen Eigenschaften des Gate -Materials ändern und den normalen Betrieb des Gate beeinflussen. Die Photolithographieabweichung kann eine unzureichende dimensionale Genauigkeit des Gate verursachen, was die Leistungskonsistenz des Geräts beeinflusst.

Wie Prozessdefekte Gateschäden verursachen

Pinholes in der Gateoxidschicht werden zu Leckagekanälen für Strom. Wenn der Strom durch die Löcher durchläuft, wird eine lokale Erwärmung erzeugt, was zu einer weiteren Beschädigung der Oxidschicht führt.

Verunreinigungsverschmutzung verändert den Widerstand des Gate -Materials, wirkt sich auf die elektrische Feldverteilung des Gate aus und erhöht das Risiko eines Gate -Zusammenbruchs.

Die durch Photolithographieabweichung verursachte inkonsistente Gate -Größe führt zu Unterschieden in der Gate -Leistung verschiedener Geräte. In praktischen Anwendungen sind Tore mit schlechter Leistung anfälliger für Beschädigungen.

Einführung in das grundlegende Arbeitsprinzip

SMBJ1505CA ist ein hocheffizientes Schaltungsschutzgerät, und sein Arbeitsprinzip basiert auf dem Avalanche -Breakdown -Effekt des PN -Übergangs. Wenn die Spannung über die Fernsehgeräte ihre Pannenspannung überschreitet, schalten die Fernseher schnell ein und schützen die Überspannung auf einem niedrigeren Niveau, wodurch das geschützte Gerät vor dem Einfluss einer übermäßigen Spannung geschützt wird. In der Schaltung sind die Fernsehgeräte normalerweise parallel mit dem Tor des geschützten SIC -MOS -Röhrchens verbunden. Wenn eine vorübergehende Überspannung auftritt, reagieren die Fernsehgeräte in sehr kurzer Zeit (normalerweise Nanosekunden) und umgehen die Überspannung auf den Boden, so dass die Gate -Spannung in einem sicheren Bereich bleibt.

Die transiente Unterdrückungsdiode von SMBJ1505CA wurde speziell für den Schutz der SIC -MOS -Rohrgate ausgelegt. Die Vorwärts -Breakdown -Spannung ist normalerweise auf etwa 15 V und die Rückschlägespannung auf etwa -5 V eingestellt. Eine solche Spannungseinstellung kann mit dem Gate -Betriebsspannungsbereich des SIC -MOS -Röhrchens übereinstimmen und das Tor effektiv vor Schäden durch Vorwärts- und Rückwärtsüberspannungen schützen. Diese Diode hat die Eigenschaften einer schnellen Reaktionszeit, einem geringen dynamischen Widerstand und einer hohen Impulskrafttoleranz. Die schnelle Reaktionszeit kann im Moment der Überspannung eine rechtzeitige Wirkung sicherstellen, der niedrige dynamische Widerstand kann die Klemmspannung so nahe wie möglich an der Durchbruchsspannung machen, und die hohe Impulskrafttoleranz stellt sicher

Gründe für die Verwendung SMBJ1505CA

Verhindern

In Anwendungen wie Halbbrückenschaltkreisen führt die Schaltwirkung des SIC-MOS-Rohrmoduls zu einer Spannungsschwankung des Gate-Source-Schwankungen des Schalters eines anderen Moduls, dh dem Übersprechen. Positives Übersprechen kann dazu führen, dass die Gatespannung positiv steigt. Wenn sie den Schwellenwert überschreitet, wird sie eine falsche Öffnung verursachen. Das negative Übersprechen kann die Gate -Spannung negativ erhöhen, und die Negativspannungs -Toleranzgrenze führt zu einer Aufschlüsselung der Gate. Die SMBJ1505CA -Transient -Unterdrückungsdiode kann die durch Überflüsse verursachte Gate -Spannungsschwankung effektiv unterdrücken. Wenn die Gate -Spannung abnormal steigt oder fällt, schaltet sich die Fernseher schnell ein und klemmen die Spannung innerhalb eines sicheren Bereichs, um eine falsche Öffnung und ein Abbruch von Gate zu verhindern.

Umgang mit der Bedrohung durch vorübergehende Überspannung

Wie oben erwähnt, gibt es verschiedene vorübergehende Überspannungsbedrohungen in der externen Schaltung, wie z. B. Überspannungen, die durch Blitzangriffe, Stromnetzfluktuationen und induktive Lastschalter erzeugt werden. Diese Überspannungen können sofort die Widerstandsspannung des SIC -MOS -Röhrentors überschreiten, was zu irreversiblen Schäden am Tor führt.

Transiente Unterdrückungsdioden können zum Zeitpunkt der Überspannung schnell reagieren, die Überspannung innerhalb eines sicheren Bereichs einschränken, zuverlässigen Schutz für das Tor von SIC -MOS -Röhrchen bieten und sicherstellen, dass das Gerät normalerweise in rauen elektrischen Umgebungen funktioniert.

Vorteile der Zugabe von transienten Unterdrückungsdioden

Durch die Unterdrückung von Überspannung und Überspannung können transiente Unterdrückungsdioden die elektrische Spannung des Tors effektiv verringern und das Risiko eines Gate -Schadens verringern, wodurch die Zuverlässigkeit und Stabilität des Tors der SIC -MOS -Röhrchen verbessert wird. Dies hilft, die Lebensdauer von SIC -MOS -Röhrchen zu verlängern, das Auftreten von Gerätefehlern zu verringern und die Zuverlässigkeit des gesamten Schaltungssystems zu verbessern.

In den Bereichen der industriellen Automatisierung, der Leistungselektronik usw. sind die Zuverlässigkeit und Stabilität von Geräten von entscheidender Bedeutung. Die Verwendung von transienten Unterdrückungsdioden zum Schutz des Gate kann einen langfristigen stabilen Betrieb der Geräte gewährleisten und die Wartungskosten senken.