SMBJ1505CA Protection SIC MOSFET UUSI TUOTTEEN JÄLKEEN

SIC MOS -putken portti -ongelman ajattelu ja ratkaiseminen

Uuden tyyppisenä voima -puolijohdealaitteessa SIC MOS -putkea on käytetty laajasti uusissa energiaajoneuvoissa, aurinkosähköissä, älykkäissä verkoissa ja muissa kentissä viime vuosina tekniikan kypsyydessä. Sillä on merkittäviä etuja, kuten nopea kytkentänopeus, alhainen vastustuskyky ja korkea lämpötilankestävyys, ja siitä on asteittain tullut voimakas korvike perinteisille piisopohjaisille laitteille.

Esimerkiksi uusien energiaajoneuvojen ottaminen sic MOS -putkia käytetään ajoneuvon inverttereissä tehonmuuntamisen tehokkuuden parantamiseksi, energian menetyksen vähentämiseksi ja siten ajoneuvon risteilyalueen lisäämiseksi. Suoja -alan kentässä SIC MOS -putkia käyttävät aurinkosähkön invertterit voivat saavuttaa korkeamman tehon tiheyden ja muuntamistehokkuuden vähentäen järjestelmäkustannuksia.

Portti -ongelman tutkimuksen merkitys

SIC MOS -putken avainohjauspäätä, sen suorituskyky ja luotettavuus vaikuttavat suoraan koko laitteen toimivaan vakauteen ja elämään. Kun portti on vaurioitunut, sic MOS -putki ei toimi kunnolla, mikä johtaa koko piirijärjestelmän vikaantumiseen; Uuden tyyppisenä voima -puolijohdelaitteena SIC MOS -putkea on käytetty laajasti uusissa energiaajoneuvoissa, aurinkosähköissä, älykkäissä verkoissa ja muissa kentällä, joiden tekniikan kypsyys on viime vuosina. Sillä on merkittäviä etuja, kuten nopea kytkentänopeus, alhainen vastustuskyky ja korkea lämpötilankestävyys, ja siitä on vähitellen tullut voimakas korvike perinteisille piisopohjaisille laitteille.

Yleiskatsaus siruprosessirakenteesta

SIC MOS -putken siruprosessirakenne sisältää pääasiassa substraatin, epitaksiaalikerroksen, lähteen, viemärin, portin ja eristyskerroksen. Niistä substraatti on yleensä valmistettu piiharbidimateriaalista, jolla on korkean lämmönjohtavuuden ja suuren hajoamisen sähkökentän lujuuden ominaisuudet, mikä tarjoaa laitteen hyvän fyysisen tuen ja sähköisen perustan. Epitaksiaalikerros kasvaa substraatilla ja sitä käytetään laitteen sähköparametrien tarkkaan.

Lähde ja viemäri sijaitsevat sirun molemmilla puolilla, jotka ovat virran tulo- ja lähtöpäät. Portti erotetaan kanavasta eristyskerroksella. Kanavan johtamista ja raja -arvoa ohjataan levittämällä jännitettä, mikä toteuttaa virran säätelyn. Eristävä kerros on yleensä valmistettu materiaaleista, kuten piisidioksidista, ja sen laatulla ja paksuudella on tärkeä vaikutus portin suorituskykyyn.

Portin sijainti ja toiminta sirussa

Asento: Portti sijaitsee lähteen ja viemärin välissä, ja se on tiiviisti kanavan vieressä eristyskerroksen läpi. Sen päätehtävä on ohjata kanavan johtavuus sähkökenttävaikutuksen kautta ja saavuttaa SIC MOS -putken johtamisen ja sammutuksen tarkka hallinta. Kun portille levitetään positiivinen jännite, kanavalle indusoidaan elektronit johtavan kanavan muodostamiseksi, joka kytkeytyy SIC MOS -putken päälle; Kun portin jännite on nolla, kanavan elektronit katoavat, johtava kanava on suljettu ja sic MOS -putki sammutetaan.

Toiminto: Portin ohjaustoiminto on kuin hanan kytkin, joka voi säätää tarkasti veden virtauksen (virran) kokoa ja käyttöä, varmistaen, että sic MOS -putki toimii vakaasti ja luotettavasti eri piirisovelluksissa.

Analyysi syistä, miksi portti on helposti vaurioitunut

Miller -kondensaattorin toimintamekanismi

Polysilicon-leveyden, kanavan ja kaivannon leveyden, G-napa-oksidikerroksen paksuuden, PN-liitos-dopingprofiilin, SIC MOS -putkien takia tuottavat loiskapasitanssin, joista tärkein Miller-kondensaattori CGD: llä on tärkeä rooli. CGD ei ole vakio, se muuttuu nopeasti portin ja viemärin välisen jännitteen muuttuessa

Kun korkean puolen MOS-putki kytkeytyy yhtäkkiä päälle, matalan puolen MOS-putken tyhjennysjännite kasvaa heti. Tällä hetkellä virran, jonka koko on Miller-kapasitanssi kerrottuna jännitteenmuutoksenopeudella, syntyy matalapuolen MOS-putken Miller-kondensaattorilla. Jos portti on auki, tämä virta voi ladata alla olevan CGS -kondensaattorin, mikä aiheuttaa portin jännitteen nousun yhtäkkiä. Kun porttijännite ylittää MOS-putken portin viivajännite VTH: n, MOS-putki on alttiina väärään hallintaan, ja pitkäaikainen väärinkäyttö vahingoittaa porttia.

Esimerkkejä loiskapasitanssin aiheuttamista ongelmista

Puolisiltaan piirissä, kun yksi MOS-putki kytketään päälle, Miller-kapasitanssin olemassaolon vuoksi, se vaikuttaa toisen MOS-putken porttiin. Esimerkiksi kytkentävirtalähteen sovelluksessa Miller -kapasitanssin vaikutuksen vuoksi porttijännite nousee epänormaalisti, ylittäen portin jännitealueen ja aiheuttaen lopulta portin hajoamisen ja vauriot, jolloin koko kytkentävirtalähde ei pysty toimimaan normaalisti.

Ylilähteet ulkoisissa piireissä

Ulkoisten piirejen ylijännite voi johtua monista syistä, kuten salamannosten iskuista, sähköverkkojen vaihtelusta, induktiivisten kuormitusten kytkentäoperaatioista jne. Salamaisut voivat tuottaa hetkellisiä korkeajännitteisiä pulsseja, jotka voivat siirtyä sic MOS -putkeen tehoviivan tai signaaliviivan läpi.

Kun sähköverkko vaihtelee, jännitteen äkillinen lisääntyminen aiheuttaa myös uhkia sic Mos -putkelle.

Kun induktiivinen kuormitus (kuten moottorit, muuntajat jne.) Irrotetaan yhtäkkiä, generoituu takaosa elektromotiivivoima, mikä muodostaa erittäin suuren jännitteen piikin. Nämä ylijännitteet voidaan siirtää sic Mos -putken portille piirin läpi aiheuttaen siihen vaurioita.

Portin vaurioiden periaate ylijännitteellä

Kun portin jännite ylittää nimellistilanteensa, portin oksidi hajoaa, mikä johtaa portin ja kanavan välisen eristyskyvyn vähentymiseen tai jopa oikosulun välillä; Tämä aiheuttaa portin menettämisen kanavan hallinnan, ja sic Mos -putki ei toimi kunnolla. Vaikeissa tapauksissa se aiheuttaa pysyviä vaurioita laitteelle

Ylijännite voi myös aiheuttaa lämpövaikutuksia portin sisällä, aiheuttaen porttimateriaalin lämpötilan nousun voimakkaasti, aiheuttaen materiaalin suorituskyvyn huonontumisen ja portin vaurioiden pahentaminen edelleen

SIC MOS -putkien käyttölämpötilaominaisuudet

Vaikka SIC MOS -putkilla on hyvä korkean lämpötilan suorituskyky, niiden suorituskykyparametrit muuttuvat edelleen korkean lämpötilan ympäristöissä. Lämpötilan noustessa sic MOS -putken vastustuskyky kasvaa, kytkentänopeus pienenee ja vuotovirta kasvaa. Näiden parametrien muutokset lisäävät laitteen virrankulutusta, tuottavat enemmän lämpöä ja pahentavat edelleen lämpötilan nousua.

Kun lämpötila ylittää tietyn rajan, se vaikuttaa portin materiaaliin ja rakenteeseen vähentäen portin luotettavuutta

Korkean lämpötilan vaikutus porttimateriaaliin ja rakenteeseen

Korkea lämpötila vähentää portin eristävän materiaalin suorituskykyä, mikä johtaa portin ja kanavan välisen eristysvastuksen vähentymiseen, mikä lisää vuotoriskiä. Korkea lämpötila voi myös aiheuttaa portin metallimateriaalin lämmönlaajennuksen aiheuttaen portin ja muiden komponenttien välisen yhteyden löystymisen tai murtumisen, mikä vaikuttaa portin normaaliin toimintaan.

Joissakin korkean lämpötilan sovellusskenaarioissa, kuten auton moottoritilassa elektroniset laitteet, sic MOS -putki on pitkään korkean lämpötilan ympäristössä, ja portin vaurioiden todennäköisyys lisääntyy merkittävästi.

Valmistusprosessin viat

Yleiset valmistusprosessiongelmat

SiC MOS -putkien valmistusprosessin aikana voi tapahtua joitain prosessivikoja, kuten portin oksidikerroksen nastareikiä, epäpuhtauksien saastumista, fotolitografian poikkeamaa jne.; Nämä viat aiheuttavat portin oksidikerroksen epätasaisen paksuuden ja liiallisen paikallisen sähkökentän lujuuden vähentäen siten portin kestäviä jännitekykyä.

Epäpuhtauskontaminaatio voi muuttaa porttimateriaalin sähköisiä ominaisuuksia ja vaikuttaa portin normaaliin toimintaan. Fotolitografiapoikkeama voi aiheuttaa portin riittämättömän mittatarkkuuden, mikä vaikuttaa laitteen suorituskyvyn konsistenssiin.

Kuinka prosessivirheet aiheuttavat porttivaurioita

Port -oksidikerroksen nastareikistä tulee vuotokanavia virtaan. Kun virta kulkee reikien läpi, paikallinen lämmitys syntyy, mikä aiheuttaa lisävaurioita oksidikerrokselle.

Epäpuhtauskontaminaatio muuttaa porttimateriaalin resistiivisyyttä, vaikuttaa portin sähkökentän jakautumiseen ja lisää portin hajoamisriskiä.

Fotolitografiapoikkeaman aiheuttama epäjohdonmukainen portin koko aiheuttaa eroja eri laitteiden portin suorituskyvyssä. Käytännön sovelluksissa portit, joilla on huono suorituskyky, ovat alttiimpia vaurioille.

Johdanto perustyöperiaatteeseen

SMBJ1505CA on erittäin tehokas piirisuojauslaite, ja sen toimintaperiaate perustuu PN -risteyksen lumivyöryn erittelyvaikutukseen. Kun televisioiden välinen jännite ylittää sen hajoamisjännitteen, televisiot kytkeytyvät nopeasti päälle ja kiinnittävät ylikuormituksen alemmalla tasolla, suojaamalla siten suojattua laitetta liiallisen jännitteen vaikutukselta. Piirissä televisiot on yleensä kytketty samanaikaisesti suojatun sic MOS -putken portin kanssa. Kun tapahtuu ohimenevä ylijännite, televisiot reagoivat hyvin lyhyessä ajassa (yleensä nanosekunnissa) ja ohittavat ylijännitteen maahan, niin että portin jännite pysyy turvallisella alueella.

SMBJ1505CA -transientiä tukahduttamisosio on suunniteltu erityisesti SiC MOS -putken portin suojaamiseen. Sen eteenpäin suuntautuva jännite asetetaan yleensä noin 15 V: ksi ja käänteinen jakautumisjännite on asetettu noin -5V: iin. Tällainen jänniteasetus voi sovittaa sic MOS -putken portin käyttöjännitealueen, suojaamalla porttia tehokkaasti vaurioilta eteenpäin ja käänteisiltä ylijännitteiltä. Tällä diodilla on nopeat vasteajan ominaisuudet, alhainen dynaaminen vastus ja korkea pulssitehotoleranssi. Nopea vasteaika voi varmistaa oikea -aikaisen toiminnan ylijännitteen hetkellä, alhainen dynaaminen vastus voi tehdä kiinnitysjänniteestä mahdollisimman lähellä rikkoutumisjännitettä, ja korkea pulssitehotoleranssi varmistaa, että diodi ei vaurioitunut, kun altistetaan suurille virran pulsseille.

Syyt käyttämiseen SMBJ1505ca

Estä portin jännitteen vaihtelut, jotka aiheutuvat Crosstalkin aiheuttamista

SIC MOS -putkimoduulin kytkentävaikutuksen kytkentävaikutuksissa on sovelluksia, kuten puoliltaan piirejä, toisen moduulin kytkimen, toisin sanoen ylikuormitusongelman, portti-lähteen jännitteen vaihtelun. Positiivinen ylikuormitus voi aiheuttaa portin jännitteen nousun positiivisesti, ja jos se ylittää kynnyksen, se aiheuttaa väärän avautumisen; Negatiivinen ylikuormitus voi lisätä portin jännitettä negatiivisesti, ja negatiivisen jännitteentoleranssirajan ylittäminen aiheuttaa portin hajoamisen. SMBJ1505CA -transientifressiodiodi voi tehokkaasti tukahduttaa portin jännitteen vaihtelun, jonka aiheuttavat ristikkäin. Kun portin jännite nousee tai putoaa epänormaalisti, televisiot kytkeytyvät nopeasti päälle ja kiinnittävät jännitettä turvallisella alueella väärän aukon ja portin hajoamisen estämiseksi.

Käsittely ohimenevän ylijännitteen uhkaa

Kuten edellä mainittiin, ulkoisessa piirissä on erilaisia ​​ohimeneviä ylijänniteastia, kuten salaman iskujen, sähköverkkojen vaihtelut ja induktiiviset kuormituskytkimet. Nämä ylijännitteet voivat heti ylittää sic Mos -putken portin kestävän jännitteen aiheuttaen portille peruuttamattomia vaurioita.

Ohimenevät tukahduttamisdiodit voivat reagoida nopeasti ylijännitteen hetkellä, rajoittaa ylikuormitusta turvallisella alueella, tarjoaa luotettavaa suojaa SiC MOS -putkien portille ja varmistaa, että laite toimii normaalisti ankarissa sähköympäristöissä.

Hyödyntäminen ohimenevien tukahduttamis diodien lisäämisestä

Tukahduttamalla ylijännitteen ja ylikuormituksen, ohimenevät tukahduttamisdiodit voivat vähentää tehokkaasti portilla olevaa sähköjännitystä ja vähentää porttivaurioiden riskiä parantaen siten sic MOS -putkien portin luotettavuutta ja vakautta. Tämä auttaa pidentämään sic MOS -putkien käyttöikäistä, vähentämään laitevikojen esiintymistä ja parantamaan koko piirijärjestelmän luotettavuutta.

Teollisuusautomaation, tehoelektroniikan jne. Aloissa laitteiden luotettavuus ja stabiilisuus ovat ratkaisevan tärkeitä. Portin suojaamiseksi ohimenevien tukahduttamis diodien käyttäminen voi varmistaa laitteiden pitkäaikaisen vakaan toiminnan ja vähentää huoltokustannuksia.