दृश्य: 0 लेखक: साइट संपादक प्रकाशित समय: 2025-04-10 मूल: साइट
SIC MOS ट्यूब के गेट समस्या को सोचना और हल करना
एक नए प्रकार के पावर सेमीकंडक्टर डिवाइस के रूप में, SIC MOS ट्यूब का उपयोग हाल के वर्षों में नए ऊर्जा वाहनों, फोटोवोल्टिक, स्मार्ट ग्रिड और अन्य क्षेत्रों में व्यापक रूप से प्रौद्योगिकी की परिपक्वता के साथ किया गया है। इसमें तेजी से स्विचिंग स्पीड, कम ऑन-रेसिस्टेंस और उच्च तापमान प्रतिरोध जैसे महत्वपूर्ण फायदे हैं, और धीरे-धीरे पारंपरिक सिलिकॉन-आधारित उपकरणों के लिए एक शक्तिशाली विकल्प बन गया है।
एक उदाहरण के रूप में नए ऊर्जा वाहनों को लेते हुए, एसआईसी एमओएस ट्यूबों का उपयोग ऑन-बोर्ड इनवर्टर में बिजली रूपांतरण दक्षता में सुधार करने, ऊर्जा हानि को कम करने और इस प्रकार वाहन के क्रूज़िंग रेंज को बढ़ाने के लिए किया जाता है। फोटोवोल्टिक क्षेत्र में, SIC MOS ट्यूबों का उपयोग करके फोटोवोल्टिक इनवर्टर उच्च शक्ति घनत्व और रूपांतरण दक्षता प्राप्त कर सकते हैं, सिस्टम लागत को कम कर सकते हैं।
गेट समस्या का अध्ययन करने का महत्व
SIC MOS ट्यूब के प्रमुख नियंत्रण अंत के रूप में, इसका प्रदर्शन और विश्वसनीयता सीधे काम की स्थिरता और पूरे डिवाइस के जीवन को प्रभावित करती है। एक बार जब गेट क्षतिग्रस्त हो जाता है, तो Sic MOS ट्यूब ठीक से काम नहीं करेगा, जिसके परिणामस्वरूप पूरे सर्किट सिस्टम की विफलता होगी; एक नए प्रकार के पावर सेमीकंडक्टर डिवाइस के रूप में, हाल के वर्षों में प्रौद्योगिकी की परिपक्वता के साथ नए ऊर्जा वाहनों, फोटोवोल्टिक, स्मार्ट ग्रिड और अन्य क्षेत्रों में एसआईसी एमओएस ट्यूब का व्यापक रूप से उपयोग किया गया है। इसमें तेजी से स्विचिंग स्पीड, कम ऑन-रेसिस्टेंस और उच्च तापमान प्रतिरोध जैसे महत्वपूर्ण फायदे हैं, और धीरे-धीरे पारंपरिक सिलिकॉन-आधारित उपकरणों के लिए एक शक्तिशाली विकल्प बन गया है।
चिप प्रक्रिया संरचना का अवलोकन
SIC MOS ट्यूब की चिप प्रक्रिया संरचना में मुख्य रूप से सब्सट्रेट, एपिटैक्सियल लेयर, सोर्स, ड्रेन, गेट और इंसुलेटिंग लेयर शामिल हैं। उनमें से, सब्सट्रेट आमतौर पर सिलिकॉन कार्बाइड सामग्री से बना होता है, जिसमें उच्च तापीय चालकता और उच्च ब्रेकडाउन इलेक्ट्रिक फील्ड स्ट्रेंथ की विशेषताएं होती हैं, जो डिवाइस के लिए अच्छा भौतिक समर्थन और विद्युत नींव प्रदान करती है। एपिटैक्सियल परत सब्सट्रेट पर बढ़ती है और इसका उपयोग डिवाइस के विद्युत मापदंडों को सटीक रूप से नियंत्रित करने के लिए किया जाता है।
स्रोत और नाली चिप के दोनों किनारों पर स्थित हैं, जो वर्तमान के इनपुट और आउटपुट छोर हैं। गेट को एक इन्सुलेट परत द्वारा चैनल से अलग किया जाता है। चैनल के चालन और कटऑफ को वोल्टेज लागू करके नियंत्रित किया जाता है, जिससे वर्तमान के विनियमन को साकार किया जाता है। इंसुलेटिंग परत आमतौर पर सिलिकॉन डाइऑक्साइड जैसी सामग्रियों से बना होती है, और इसकी गुणवत्ता और मोटाई का गेट के प्रदर्शन पर एक महत्वपूर्ण प्रभाव होता है।
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चिप में गेट की स्थिति और कार्य
स्थिति: गेट स्रोत और नाली के बीच स्थित है, और इन्सुलेट परत के माध्यम से चैनल के निकट से निकट है। इसका मुख्य कार्य विद्युत क्षेत्र प्रभाव के माध्यम से चैनल की चालकता को नियंत्रित करना है, और SIC MOS ट्यूब के चालन और बंद को बंद करने के सटीक नियंत्रण को प्राप्त करना है। जब गेट पर एक सकारात्मक वोल्टेज लागू किया जाता है, तो एक प्रवाहकीय चैनल बनाने के लिए चैनल में इलेक्ट्रॉनों को प्रेरित किया जाता है, जो कि एसआईसी मोस ट्यूब को चालू करता है; जब गेट वोल्टेज शून्य होता है, तो चैनल में इलेक्ट्रॉन गायब हो जाते हैं, प्रवाहकीय चैनल बंद हो जाता है, और एसआईसी मोस ट्यूब बंद हो जाता है।
फ़ंक्शन: गेट का नियंत्रण फ़ंक्शन एक नल के स्विच की तरह होता है, जो जल प्रवाह (वर्तमान) के आकार और ऑन-ऑफ को सटीक रूप से समायोजित कर सकता है, यह सुनिश्चित करता है कि SIC MOS ट्यूब विभिन्न सर्किट अनुप्रयोगों में स्थिर और मज़बूती से काम करता है।
उन कारणों का विश्लेषण क्यों गेट आसानी से क्षतिग्रस्त हो जाता है
मिलर संधारित्र की कार्रवाई का तंत्र
पॉलीसिलिकॉन की चौड़ाई, चैनल और ट्रेंच चौड़ाई, जी-पोल ऑक्साइड परत की मोटाई, पीएन जंक्शन डोपिंग प्रोफाइल जैसे कारकों के कारण, एसआईसी एमओएस ट्यूब परजीवी कैपेसिटेंस उत्पन्न करेंगे, जिनमें से प्रमुख मिलर कैपेसिटर सीजीडी एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। CGD स्थिर नहीं है, यह गेट और नाली के बीच वोल्टेज के परिवर्तन के साथ तेजी से बदल जाएगा
जब हाई-साइड MOS ट्यूब को अचानक चालू कर दिया जाता है, तो लो-साइड MOS ट्यूब का नाली वोल्टेज तुरंत बढ़ जाएगा। इस समय, वोल्टेज परिवर्तन दर से गुणा किए गए मिलर कैपेसिटेंस के आकार के साथ एक वर्तमान कम-साइड एमओएस ट्यूब के मिलर कैपेसिटर पर उत्पन्न किया जाएगा। यदि गेट खुला है, तो यह वर्तमान केवल नीचे CGS संधारित्र को चार्ज कर सकता है, जिससे गेट वोल्टेज अचानक बढ़ेगा। जब गेट वोल्टेज MOS ट्यूब के गेट लाइन वोल्टेज vth से अधिक हो जाता है, तो MOS ट्यूब को गलत चालन के लिए प्रवण होता है, और लंबे समय तक MIS-CONDUCTION गेट को नुकसान पहुंचाएगा।
परजीवी समाई के कारण होने वाली समस्याओं के उदाहरण
एक आधा-पुल सर्किट में, जब एक MOS ट्यूब को चालू किया जाता है, तो मिलर कैपेसिटेंस के अस्तित्व के कारण, यह दूसरे MOS ट्यूब के गेट को प्रभावित करेगा। उदाहरण के लिए, एक स्विचिंग पावर सप्लाई एप्लिकेशन में, मिलर कैपेसिटेंस के प्रभाव के कारण, गेट वोल्टेज असामान्य रूप से बढ़ता है, गेट वोल्टेज रेंज से अधिक हो जाता है, और अंततः गेट के टूटने और क्षति का कारण बनता है, जिससे पूरे स्विचिंग बिजली की आपूर्ति सामान्य रूप से काम करने में असमर्थ होती है।
बाहरी सर्किट में ओवरवॉल्टेज के स्रोत
बाहरी सर्किटों में ओवरवॉल्टेज विभिन्न कारणों से हो सकता है, जैसे कि बिजली के स्ट्राइक, पावर ग्रिड में उतार-चढ़ाव, इंडक्टिव लोड के स्विचिंग संचालन, आदि। लाइटनिंग स्ट्राइक तात्कालिक उच्च-वोल्टेज दालों को उत्पन्न कर सकते हैं, जो पावर लाइन या सिग्नल लाइन के माध्यम से एसआईसी एमओएस ट्यूब को प्रेषित किया जा सकता है।
जब पावर ग्रिड में उतार -चढ़ाव होता है, तो वोल्टेज में अचानक वृद्धि भी एसआईसी मोस ट्यूब के लिए खतरा पैदा करेगी।
जब आगमनात्मक लोड (जैसे मोटर्स, ट्रांसफॉर्मर, आदि) को अचानक काट दिया जाता है, तो एक बहुत ही उच्च वोल्टेज स्पाइक का निर्माण करते हुए एक बैक इलेक्ट्रोमोटिव बल उत्पन्न होगा। इन ओवरवॉल्टेज को सर्किट के माध्यम से एसआईसी मोस ट्यूब के गेट पर प्रेषित किया जा सकता है, जिससे इससे नुकसान होता है।
ओवरवोल्टेज द्वारा गेट को नुकसान का सिद्धांत
जब गेट पर वोल्टेज अपने रेटेड वोल्टेज से अधिक हो जाता है, तो गेट ऑक्साइड टूट जाएगा, जिसके परिणामस्वरूप गेट और चैनल के बीच इन्सुलेशन प्रदर्शन में कमी होगी, या यहां तक कि एक शॉर्ट सर्किट भी; इससे गेट चैनल पर अपना नियंत्रण खो देगा, और Sic MOS ट्यूब ठीक से काम नहीं करेगा। गंभीर मामलों में, यह डिवाइस को स्थायी नुकसान पहुंचाएगा
ओवरवॉल्टेज भी गेट के अंदर थर्मल प्रभाव पैदा कर सकता है, जिससे गेट सामग्री का तापमान तेजी से बढ़ सकता है, जिससे सामग्री का प्रदर्शन बिगड़ जाता है, और गेट को नुकसान को और बढ़ा देता है
Sic Mos ट्यूबों की ऑपरेटिंग तापमान विशेषताएँ
यद्यपि Sic MOS ट्यूबों में उच्च तापमान का प्रदर्शन अच्छा है, लेकिन उनके प्रदर्शन पैरामीटर अभी भी उच्च तापमान वाले वातावरण में बदलेंगे। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, SIC MOS ट्यूब के प्रतिरोध में वृद्धि होगी, स्विचिंग गति कम हो जाएगी, और रिसाव वर्तमान में वृद्धि होगी। इन मापदंडों में परिवर्तन से डिवाइस की बिजली की खपत में वृद्धि होगी, अधिक गर्मी उत्पन्न होगी, और तापमान में वृद्धि को और बढ़ेगा।
जब तापमान एक निश्चित सीमा से अधिक हो जाता है, तो यह गेट की सामग्री और संरचना को प्रभावित करेगा, गेट की विश्वसनीयता को कम करेगा
गेट सामग्री और संरचना पर उच्च तापमान का प्रभाव
उच्च तापमान गेट की इन्सुलेट सामग्री के प्रदर्शन को कम कर देगा, जिसके परिणामस्वरूप गेट और चैनल के बीच इन्सुलेशन प्रतिरोध में कमी आएगी, जिससे रिसाव का खतरा बढ़ जाएगा। उच्च तापमान भी गेट धातु सामग्री के थर्मल विस्तार का कारण बन सकता है, जिससे गेट और अन्य घटकों के बीच संबंध ढीला या टूट सकता है, जिससे गेट के सामान्य संचालन को प्रभावित किया जा सकता है।
कुछ उच्च तापमान वाले अनुप्रयोग परिदृश्यों में, जैसे कि एक कार के इंजन डिब्बे में इलेक्ट्रॉनिक उपकरण, SIC MOS ट्यूब लंबे समय तक एक उच्च तापमान वातावरण में है, और गेट को नुकसान की संभावना काफी बढ़ जाती है।
विनिर्माण प्रक्रिया दोष
सामान्य विनिर्माण प्रक्रिया समस्याएं
SIC MOS ट्यूबों की निर्माण प्रक्रिया के दौरान, कुछ प्रक्रिया दोष हो सकते हैं, जैसे कि गेट ऑक्साइड परत में पिनहोल, अशुद्धता संदूषण, फोटोलिथोग्राफी विचलन, आदि; इन दोषों से गेट ऑक्साइड परत की असमान मोटाई और अत्यधिक स्थानीय विद्युत क्षेत्र की ताकत का कारण होगा, जिससे गेट की वोल्टेज की क्षमता कम हो जाएगी।
अशुद्धता संदूषण गेट सामग्री के विद्युत गुणों को बदल सकता है और गेट के सामान्य संचालन को प्रभावित कर सकता है। फोटोलिथोग्राफी विचलन गेट की अपर्याप्त आयामी सटीकता का कारण बन सकता है, जो डिवाइस की प्रदर्शन स्थिरता को प्रभावित करता है।
कैसे प्रक्रिया दोष गेट क्षति का कारण बनता है
गेट ऑक्साइड परत में पिनहोल वर्तमान के लिए रिसाव चैनल बन जाएंगे। जब वर्तमान पिनहोल से होकर गुजरता है, तो स्थानीय हीटिंग उत्पन्न हो जाएगी, जिससे ऑक्साइड परत को और नुकसान होगा।
अशुद्धता संदूषण गेट सामग्री की प्रतिरोधकता को बदल देगा, गेट के विद्युत क्षेत्र वितरण को प्रभावित करेगा, और गेट के टूटने के जोखिम को बढ़ाएगा।
फोटोलिथोग्राफी विचलन के कारण होने वाले असंगत गेट का आकार विभिन्न उपकरणों के गेट प्रदर्शन में अंतर पैदा करेगा। व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, खराब प्रदर्शन वाले गेट क्षति के लिए अतिसंवेदनशील होते हैं।
मूल कार्य सिद्धांत का परिचय
SMBJ1505CA एक अत्यधिक कुशल सर्किट प्रोटेक्शन डिवाइस है, और इसका कार्य सिद्धांत पीएन जंक्शन के हिमस्खलन टूटने के प्रभाव पर आधारित है। जब टीवी पर वोल्टेज अपने ब्रेकडाउन वोल्टेज से अधिक हो जाता है, तो टीवी जल्दी से चालू हो जाएगा और ओवरवॉल्टेज को निचले स्तर पर बंद कर देगा, जिससे संरक्षित डिवाइस को अत्यधिक वोल्टेज के प्रभाव से बचाया जाएगा। सर्किट में, टीवी आमतौर पर संरक्षित एसआईसी एमओएस ट्यूब के गेट के साथ समानांतर में जुड़ा होता है। जब एक क्षणिक ओवरवॉल्टेज होता है, तो टीवी बहुत कम समय (आमतौर पर नैनोसेकंड) में प्रतिक्रिया देगा और ओवरवोल्टेज को जमीन पर बायपास कर देगा, ताकि गेट वोल्टेज एक सुरक्षित सीमा के भीतर बना रहे।
SMBJ1505CA क्षणिक दमन डायोड विशेष रूप से SIC MOS ट्यूब गेट संरक्षण के लिए डिज़ाइन किया गया है। इसका फॉरवर्ड ब्रेकडाउन वोल्टेज आमतौर पर लगभग 15V पर सेट होता है और रिवर्स ब्रेकडाउन वोल्टेज लगभग -5V पर सेट होता है। इस तरह की वोल्टेज सेटिंग SIC MOS ट्यूब के गेट ऑपरेटिंग वोल्टेज रेंज से मेल खा सकती है, प्रभावी रूप से गेट को आगे और रिवर्स ओवरवॉल्टेज से नुकसान से बचाती है। इस डायोड में तेजी से प्रतिक्रिया समय, कम गतिशील प्रतिरोध और उच्च पल्स पावर सहिष्णुता की विशेषताएं हैं। तेजी से प्रतिक्रिया समय ओवरवॉल्टेज के क्षण में समय पर कार्रवाई सुनिश्चित कर सकता है, कम गतिशील प्रतिरोध क्लैम्पिंग वोल्टेज को संभव के रूप में ब्रेकडाउन वोल्टेज के करीब बना सकता है, और उच्च पल्स पावर सहिष्णुता यह सुनिश्चित करती है कि बड़े वर्तमान दालों के अधीन होने पर डायोड क्षतिग्रस्त नहीं होगा।
उपयोग करने के कारण SMBJ1505CA
क्रॉसस्टॉक के कारण होने वाले गेट वोल्टेज में उतार -चढ़ाव को रोकें
हाफ-ब्रिज सर्किट जैसे अनुप्रयोगों में, SIC MOS ट्यूब मॉड्यूल की स्विचिंग एक्शन एक अन्य मॉड्यूल के स्विच के गेट-सोर्स वोल्टेज उतार-चढ़ाव का कारण होगा, यानी क्रॉसस्टॉक समस्या। सकारात्मक क्रॉसस्टॉक गेट वोल्टेज को सकारात्मक रूप से बढ़ने का कारण बन सकता है, और यदि यह दहलीज से अधिक है, तो यह गलत उद्घाटन का कारण होगा; नकारात्मक क्रॉसस्टॉक गेट वोल्टेज को नकारात्मक रूप से बढ़ा सकता है, और नकारात्मक वोल्टेज सहिष्णुता सीमा को पार करने से गेट टूटने का कारण होगा। SMBJ1505CA क्षणिक दमन डायोड प्रभावी रूप से क्रॉसस्टॉक के कारण होने वाले गेट वोल्टेज में उतार -चढ़ाव को दबा सकता है। जब गेट वोल्टेज असामान्य रूप से बढ़ता है या गिरता है, तो टीवी जल्दी से चालू हो जाएगा और झूठी उद्घाटन और गेट के टूटने को रोकने के लिए एक सुरक्षित सीमा के भीतर वोल्टेज को बंद कर देगा।
क्षणिक ओवरवॉल्टेज के खतरे से निपटना
जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, बाहरी सर्किट में विभिन्न क्षणिक ओवरवॉल्टेज खतरे हैं, जैसे कि बिजली के हमलों, पावर ग्रिड में उतार -चढ़ाव और प्रेरक लोड स्विच द्वारा उत्पन्न ओवरवॉल्टेज। ये ओवरवॉल्टेज तुरंत SIC MOS ट्यूब गेट के वोल्टेज का सामना कर सकते हैं, जिससे गेट को अपरिवर्तनीय नुकसान होता है।
क्षणिक दमन डायोड ओवरवॉल्टेज के क्षण में जल्दी से प्रतिक्रिया कर सकते हैं, एक सुरक्षित सीमा के भीतर ओवरवॉल्टेज को सीमित कर सकते हैं, एसआईसी एमओएस ट्यूबों के गेट के लिए विश्वसनीय सुरक्षा प्रदान करते हैं, और यह सुनिश्चित करते हैं कि डिवाइस सामान्य रूप से कठोर विद्युत वातावरण में काम करता है।
क्षणिक दमन डायोड जोड़ने के लाभ
ओवरवॉल्टेज और क्रॉसस्टॉक को दबाने से, क्षणिक दमन डायोड प्रभावी रूप से गेट पर विद्युत तनाव को कम कर सकते हैं और गेट क्षति के जोखिम को कम कर सकते हैं, जिससे एसआईसी मोस ट्यूब के गेट की विश्वसनीयता और स्थिरता में सुधार होता है। यह SIC MOS ट्यूबों के सेवा जीवन का विस्तार करने, उपकरण विफलताओं की घटना को कम करने और पूरे सर्किट सिस्टम की विश्वसनीयता में सुधार करने में मदद करता है।
औद्योगिक स्वचालन, बिजली इलेक्ट्रॉनिक्स, आदि के क्षेत्रों में, उपकरणों की विश्वसनीयता और स्थिरता महत्वपूर्ण है। गेट की रक्षा के लिए क्षणिक दमन डायोड का उपयोग करना उपकरणों के दीर्घकालिक स्थिर संचालन को सुनिश्चित कर सकता है और रखरखाव की लागत को कम कर सकता है।
