SMBJ1505CA SIC SIC MOSFET Rilis Produk Baru

Memikirkan dan memecahkan masalah gerbang tabung mos sic

Sebagai jenis baru perangkat semikonduktor daya, tabung SIC MOS telah banyak digunakan pada kendaraan energi baru, fotovoltaik, jaringan pintar dan bidang lainnya dalam beberapa tahun terakhir dengan kematangan teknologi. Ini memiliki keunggulan yang signifikan seperti kecepatan switching cepat, ketahanan rendah dan ketahanan suhu tinggi, dan secara bertahap menjadi pengganti yang kuat untuk perangkat berbasis silikon tradisional.

Mengambil kendaraan energi baru sebagai contoh, tabung SIC MOS digunakan dalam inverter on-board untuk meningkatkan efisiensi konversi daya, mengurangi kehilangan energi, dan dengan demikian meningkatkan jangkauan jelajah kendaraan. Di bidang fotovoltaik, inverter fotovoltaik menggunakan tabung SIC MOS dapat mencapai kepadatan daya yang lebih tinggi dan efisiensi konversi, mengurangi biaya sistem.

Pentingnya mempelajari masalah gerbang

Sebagai ujung kontrol utama dari tabung SIC MOS, kinerja dan keandalannya secara langsung mempengaruhi stabilitas kerja dan umur seluruh perangkat. Setelah gerbang rusak, tabung SIC MOS tidak akan bekerja dengan baik, mengakibatkan kegagalan seluruh sistem sirkuit; Sebagai jenis baru perangkat semikonduktor daya, tabung SIC MOS telah banyak digunakan pada kendaraan energi baru, fotovoltaik, kisi -kisi pintar dan bidang lainnya dengan kedewasaan teknologi dalam beberapa tahun terakhir. Ini memiliki keunggulan yang signifikan seperti kecepatan switching cepat, ketahanan rendah, dan ketahanan suhu tinggi, dan secara bertahap menjadi pengganti yang kuat untuk perangkat berbasis silikon tradisional.

Gambaran Umum Struktur Proses Chip

Struktur proses chip tabung SIC MOS terutama mencakup substrat, lapisan epitaxial, sumber, pembuangan, gerbang dan lapisan isolasi. Di antara mereka, substrat biasanya terbuat dari bahan silikon karbida, yang memiliki karakteristik konduktivitas termal tinggi dan kekuatan medan listrik kerusakan tinggi, memberikan dukungan fisik yang baik dan fondasi listrik untuk perangkat. Lapisan epitaxial tumbuh pada substrat dan digunakan untuk secara akurat mengontrol parameter listrik perangkat.

Sumber dan saluran pembuangan terletak di kedua sisi chip, yang merupakan ujung input dan output arus. Gerbang dipisahkan dari saluran dengan lapisan isolasi. Konduksi dan cutoff saluran dikendalikan dengan menerapkan tegangan, sehingga mewujudkan regulasi arus. Lapisan isolasi biasanya terbuat dari bahan seperti silikon dioksida, dan kualitas dan ketebalannya memiliki pengaruh penting pada kinerja gerbang.

Posisi dan fungsi gerbang dalam chip

Posisi: Gerbang terletak di antara sumber dan saluran pembuangan, dan berdekatan dengan saluran melalui lapisan isolasi. Fungsi utamanya adalah untuk mengontrol konduktivitas saluran melalui efek medan listrik, dan untuk mencapai kontrol yang tepat dari konduksi dan shutdown tabung SIC MOS. Ketika tegangan positif diterapkan ke gerbang, elektron diinduksi dalam saluran untuk membentuk saluran konduktif, yang menyalakan tabung SIC MOS; Ketika tegangan gerbang nol, elektron dalam saluran menghilang, saluran konduktif ditutup, dan tabung SIC MOS dimatikan.

Fungsi: Fungsi kontrol gerbang seperti sakelar faucet, yang dapat secara akurat menyesuaikan ukuran dan on-off aliran air (saat ini), memastikan bahwa tabung SIC MOS bekerja secara stabil dan andal dalam berbagai aplikasi sirkuit.

Analisis alasan mengapa gerbang mudah rusak

Mekanisme aksi kapasitor Miller

Karena faktor-faktor seperti lebar polisilikon, saluran dan lebar parit, ketebalan lapisan oksida g-gol, profil doping persimpangan PN, tabung SIC MOS akan menghasilkan kapasitansi parasit, di antaranya kapasitor utama Miller CGD memainkan peran penting. CGD tidak konstan, itu akan berubah dengan cepat dengan perubahan tegangan antara gerbang dan saluran pembuangan

Ketika tabung MOS sisi tinggi tiba-tiba dihidupkan, tegangan pembuangan tabung MOS sisi rendah akan meningkat secara instan. Pada saat ini, arus dengan ukuran kapasitansi Miller dikalikan dengan laju perubahan tegangan akan dihasilkan pada kapasitor Miller dari tabung MOS sisi rendah. Jika gerbang terbuka, arus ini hanya dapat mengisi daya kapasitor CGS di bawah ini, yang akan menyebabkan tegangan gerbang naik secara tiba -tiba. Ketika tegangan gerbang melebihi tegangan garis gerbang VTH dari tabung MOS, tabung MOS rentan terhadap kesalahan-konduksi, dan kesalahan kondisi jangka panjang akan merusak gerbang.

Contoh masalah yang disebabkan oleh kapasitansi parasit

Dalam sirkuit setengah jembatan, ketika satu tabung Mos dihidupkan, karena adanya kapasitansi Miller, itu akan mempengaruhi gerbang tabung MOS lain. Misalnya, dalam aplikasi catu daya switching, karena efek kapasitansi Miller, tegangan gerbang naik secara tidak normal, melebihi rentang tegangan gerbang, dan akhirnya menyebabkan kerusakan gerbang dan kerusakan, membuat seluruh catu daya switching tidak dapat bekerja secara normal.

Sumber tegangan berlebih di sirkuit eksternal

Tegangan tegak di sirkuit eksternal dapat disebabkan oleh berbagai alasan, seperti sambaran petir, fluktuasi jaringan listrik, pengalihan operasi beban induktif, dll. Petir dapat menghasilkan pulsa tegangan tinggi instan, yang dapat ditransmisikan ke tabung SIC MOS melalui saluran listrik atau saluran sinyal.

Ketika jaringan listrik berfluktuasi, peningkatan tegangan yang tiba -tiba juga akan menimbulkan ancaman terhadap tabung SIC MOS.

Ketika beban induktif (seperti motor, transformator, dll.) Tiba -tiba terputus, gaya elektromotif belakang akan dihasilkan, membentuk lonjakan tegangan yang sangat tinggi. Tegangan berlebih ini dapat ditransmisikan ke gerbang tabung SIC MOS melalui sirkuit, menyebabkan kerusakan padanya.

Prinsip kerusakan pada gerbang dengan tegangan berlebih

Ketika tegangan pada gerbang melebihi nilai tahan tegangan, gerbang oksida akan rusak, menghasilkan penurunan kinerja isolasi antara gerbang dan saluran, atau bahkan sirkuit pendek; Ini akan menyebabkan gerbang kehilangan kendali atas saluran, dan tabung SIC MOS tidak akan berfungsi dengan baik. Dalam kasus yang parah, itu akan menyebabkan kerusakan permanen pada perangkat

Tegangan berlebih juga dapat menyebabkan efek termal di dalam gerbang, menyebabkan suhu bahan gerbang naik tajam, menyebabkan kinerja material memburuk, dan semakin memperburuk kerusakan pada gerbang

Karakteristik suhu operasi tabung mos sic

Meskipun tabung SIC MOS memiliki kinerja suhu tinggi yang baik, parameter kinerjanya masih akan berubah dalam lingkungan suhu tinggi. Ketika suhu naik, resistansi tabung SIC MOS akan meningkat, kecepatan switching akan berkurang, dan arus bocor akan meningkat. Perubahan parameter ini akan meningkatkan konsumsi daya perangkat, menghasilkan lebih banyak panas, dan semakin memperparah kenaikan suhu.

Ketika suhu melebihi batas tertentu, itu akan mempengaruhi material dan struktur gerbang, mengurangi keandalan gerbang

Dampak suhu tinggi pada bahan dan struktur gerbang

Suhu tinggi akan mengurangi kinerja bahan isolasi gerbang, menghasilkan penurunan resistensi isolasi antara gerbang dan saluran, meningkatkan risiko kebocoran. Suhu tinggi juga dapat menyebabkan ekspansi termal bahan logam gerbang, menyebabkan hubungan antara gerbang dan komponen lainnya melonggarkan atau pecah, mempengaruhi operasi normal gerbang.

Dalam beberapa skenario aplikasi suhu tinggi, seperti peralatan elektronik di kompartemen mesin mobil, tabung SIC MOS berada di lingkungan suhu tinggi untuk waktu yang lama, dan kemungkinan kerusakan pada gerbang meningkat secara signifikan.

Cacat proses manufaktur

Masalah proses manufaktur umum

Selama proses pembuatan tabung SIC MOS, beberapa cacat proses dapat terjadi, seperti lubang kecil di lapisan gerbang oksida, kontaminasi pengotor, penyimpangan fotolitografi, dll.; Cacat -cacat ini akan menyebabkan ketebalan yang tidak rata dari lapisan oksida gerbang dan kekuatan medan listrik lokal yang berlebihan, sehingga mengurangi kemampuan tegangan gerbang.

Kontaminasi pengotor dapat mengubah sifat listrik bahan gerbang dan mempengaruhi operasi normal gerbang. Penyimpangan fotolitografi dapat menyebabkan akurasi dimensi yang tidak memadai dari gerbang, mempengaruhi konsistensi kinerja perangkat.

Bagaimana cacat proses menyebabkan kerusakan gerbang

Lubang kecil di lapisan oksida gerbang akan menjadi saluran kebocoran untuk saat ini. Ketika arus melewati lubang kecil, pemanasan lokal akan dihasilkan, menyebabkan kerusakan lebih lanjut pada lapisan oksida.

Kontaminasi pengotor akan mengubah resistivitas bahan gerbang, mempengaruhi distribusi medan listrik gerbang, dan meningkatkan risiko kerusakan gerbang.

Ukuran gerbang yang tidak konsisten yang disebabkan oleh penyimpangan fotolitografi akan menyebabkan perbedaan dalam kinerja gerbang perangkat yang berbeda. Dalam aplikasi praktis, gerbang dengan kinerja yang buruk lebih rentan terhadap kerusakan.

Pengantar Prinsip Kerja Dasar

SMBJ1505CA adalah alat perlindungan sirkuit yang sangat efisien, dan prinsip kerjanya didasarkan pada efek kerusakan longsoran salju dari persimpangan PN. Ketika tegangan di TVS melebihi tegangan kerusakannya, TV akan dengan cepat menyala dan menjepit tegangan berlebih pada tingkat yang lebih rendah, sehingga melindungi perangkat yang dilindungi dari dampak tegangan berlebihan. Di sirkuit, TV biasanya terhubung secara paralel dengan gerbang tabung SIC Mos yang dilindungi. Ketika tegangan berlebihan transien terjadi, TV akan merespons dalam waktu yang sangat singkat (biasanya nanoseconds) dan memotong tegangan berlebih ke tanah, sehingga tegangan gerbang tetap dalam kisaran yang aman.

SMBJ1505CA dioda penindasan transien dirancang khusus untuk perlindungan gerbang tabung SIC MOS. Tegangan kerusakan ke depan biasanya diatur ke sekitar 15V dan tegangan kerusakan terbalik diatur ke sekitar -5V. Pengaturan tegangan seperti itu dapat cocok dengan kisaran tegangan operasi gerbang tabung SIC MOS, secara efektif melindungi gerbang dari kerusakan dengan tegangan lebih maju dan terbalik. Dioda ini memiliki karakteristik waktu respons yang cepat, resistansi dinamis rendah dan toleransi daya pulsa tinggi. Waktu respons yang cepat dapat memastikan tindakan tepat waktu pada saat tegangan berlebih, resistansi dinamis yang rendah dapat membuat tegangan penjepit sedekat mungkin dengan tegangan kerusakan, dan toleransi daya pulsa tinggi memastikan bahwa dioda tidak akan rusak ketika mengalami pulsa arus besar yang besar saat ini pulsa besar arus yang besar besar arus yang besar besar arus besar besar besar arus besar besar arus besar besar arus besar besar arus besar besar arus besar besar arus besar besar arus besar besar arus besar besar arus besar besar arus yang besar saat ini besar arus besar besar yang besar arus besar besar besar arus besar besar besar arus besar besar besar arus besar besar besar arus besar besar saat ini besar arus besar yang besar saat ini besar arus besar besar besar yang besar arus besar besar besar besar arus besar besar besar arus besar besar besar arus besar besar besar arus besar besar besar arus besar yang besar besar arus besar besar besar arus besar besar saat ini besar arus arus yang besar besar saat ini besar arus besar besar besar besar

Alasan untuk menggunakan SMBJ1505CA

Mencegah fluktuasi tegangan gerbang yang disebabkan oleh crosstalk

Dalam aplikasi seperti sirkuit setengah jembatan, aksi switching dari modul tabung SIC MOS akan menyebabkan fluktuasi tegangan sumber gerbang dari sakelar modul lain, yaitu, masalah crosstalk. Crosstalk positif dapat menyebabkan tegangan gerbang naik secara positif, dan jika melebihi ambang batas, itu akan menyebabkan pembukaan palsu; Crosstalk negatif dapat meningkatkan tegangan gerbang secara negatif, dan melebihi batas toleransi tegangan negatif akan menyebabkan gangguan gerbang. Dioda penekanan transien SMBJ1505CA dapat secara efektif menekan fluktuasi tegangan gerbang yang disebabkan oleh crosstalk. Ketika tegangan gerbang naik atau turun secara tidak normal, TV akan dengan cepat menyala dan menjepit tegangan dalam kisaran yang aman untuk mencegah pembukaan palsu dan gangguan gerbang.

Berurusan dengan ancaman teguran transien

Seperti disebutkan di atas, ada berbagai ancaman tegangan berlebih sementara di sirkuit eksternal, seperti tegangan berlebih yang dihasilkan oleh sambaran petir, fluktuasi jaringan listrik, dan sakelar beban induktif. Tegangan berlebih ini dapat langsung melebihi tegangan tahan gerbang tabung SIC MOS, menyebabkan kerusakan yang tidak dapat diubah pada gerbang.

Dioda penindasan sementara dapat merespons dengan cepat pada saat tegangan berlebih, membatasi tegangan berlebih dalam kisaran yang aman, memberikan perlindungan yang dapat diandalkan untuk gerbang tabung SIC MOS, dan memastikan bahwa perangkat bekerja secara normal di lingkungan listrik yang keras.

Manfaat menambahkan dioda penindasan sementara

Dengan menekan tegangan berlebih dan crosstalk, dioda penekanan sementara dapat secara efektif mengurangi tegangan listrik di gerbang dan mengurangi risiko kerusakan gerbang, sehingga meningkatkan keandalan dan stabilitas gerbang tabung SIC MOS. Ini membantu memperpanjang masa pakai tabung SIC MOS, mengurangi terjadinya kegagalan peralatan, dan meningkatkan keandalan seluruh sistem sirkuit.

Di bidang otomatisasi industri, elektronik daya, dll., Keandalan dan stabilitas peralatan sangat penting. Menggunakan dioda penindasan sementara untuk melindungi gerbang dapat memastikan pengoperasian peralatan jangka panjang yang stabil dan mengurangi biaya perawatan.