SMBJ1505CA Perlindungan SIC MOSFET Siaran Produk Baru

Berfikir dan menyelesaikan masalah pintu tiub sic mos

Sebagai jenis peranti semikonduktor kuasa baru, tiub SIC MOS telah digunakan secara meluas dalam kenderaan tenaga baru, fotovoltaik, grid pintar dan bidang lain dalam beberapa tahun kebelakangan ini dengan kematangan teknologi. Ia mempunyai kelebihan yang signifikan seperti kelajuan beralih cepat, rintangan yang rendah dan rintangan suhu tinggi, dan secara beransur-ansur menjadi pengganti yang kuat untuk peranti berasaskan silikon tradisional.

Mengambil kenderaan tenaga baru sebagai contoh, tiub SIC MOS digunakan dalam inverter on-board untuk meningkatkan kecekapan penukaran kuasa, mengurangkan kehilangan tenaga, dan dengan itu meningkatkan julat pelayaran kenderaan. Dalam bidang fotovoltaik, penyongsang fotovoltaik menggunakan tiub SIC MOS boleh mencapai ketumpatan kuasa yang lebih tinggi dan kecekapan penukaran, mengurangkan kos sistem.

Kepentingan mengkaji masalah pintu gerbang

Sebagai hujung kawalan utama tiub SIC MOS, prestasi dan kebolehpercayaannya secara langsung mempengaruhi kestabilan kerja dan kehidupan keseluruhan peranti. Sebaik sahaja pintu gerbang rosak, tiub SIC MOS tidak akan berfungsi dengan baik, mengakibatkan kegagalan keseluruhan sistem litar; Sebagai jenis peranti semikonduktor kuasa baru, tiub SIC MOS telah digunakan secara meluas dalam kenderaan tenaga baru, fotovoltaik, grid pintar dan bidang lain dengan kematangan teknologi dalam beberapa tahun kebelakangan ini. Ia mempunyai kelebihan yang signifikan seperti kelajuan beralih cepat, rintangan rendah, dan rintangan suhu tinggi, dan secara beransur-ansur menjadi pengganti yang kuat untuk peranti berasaskan silikon tradisional.

Gambaran keseluruhan struktur proses cip

Struktur proses cip tiub SIC MOS terutamanya termasuk substrat, lapisan epitaxial, sumber, longkang, pintu dan lapisan penebat. Antaranya, substrat biasanya diperbuat daripada bahan silikon karbida, yang mempunyai ciri -ciri kekonduksian terma yang tinggi dan kekuatan medan elektrik yang tinggi, memberikan sokongan fizikal yang baik dan asas elektrik untuk peranti ini. Lapisan epitaxial tumbuh pada substrat dan digunakan untuk mengawal parameter elektrik peranti dengan tepat.

Sumber dan longkang terletak di kedua -dua belah cip, yang merupakan hujung input dan output semasa. Pintu dipisahkan dari saluran dengan lapisan penebat. Pengaliran dan pemotongan saluran dikawal dengan menggunakan voltan, dengan itu menyedari peraturan arus. Lapisan penebat biasanya diperbuat daripada bahan -bahan seperti silikon dioksida, dan kualiti dan ketebalannya mempunyai pengaruh penting terhadap prestasi pintu gerbang.

Kedudukan dan fungsi pintu masuk di cip

Kedudukan: Pintu terletak di antara sumber dan longkang, dan bersebelahan dengan saluran melalui lapisan penebat. Fungsi utamanya adalah untuk mengawal kekonduksian saluran melalui kesan medan elektrik, dan untuk mencapai kawalan tepat pengaliran dan penutupan tiub SIC MOS. Apabila voltan positif digunakan pada pintu gerbang, elektron diinduksi dalam saluran untuk membentuk saluran konduktif, yang menghidupkan tiub SIC MOS; Apabila voltan pintu adalah sifar, elektron di saluran hilang, saluran konduktif ditutup, dan tiub SIC MOS dimatikan.

Fungsi: Fungsi kawalan pintu adalah seperti suis keran, yang boleh menyesuaikan saiz dan on-off aliran air (semasa), memastikan bahawa tiub SIC MOS berfungsi dengan stabil dan boleh dipercayai dalam pelbagai aplikasi litar.

Analisis sebab mengapa pintu gerbang mudah rosak

Mekanisme Tindakan Kapasitor Miller

Oleh kerana faktor-faktor seperti lebar polysilicon, lebar saluran dan parit, ketebalan lapisan oksida G-tiang, profil doping persimpangan PN, tiub SIC MOS akan menghasilkan kapasitans parasit, di antaranya CGD kapasitor utama Miller memainkan peranan penting. CGD tidak tetap, ia akan berubah dengan cepat dengan perubahan voltan antara pintu dan longkang

Apabila tiub MOS sebelah tinggi tiba-tiba dihidupkan, voltan longkang tiub MOS rendah akan meningkat dengan serta-merta. Pada masa ini, arus dengan saiz kapasitans pengilang yang didarab dengan kadar perubahan voltan akan dihasilkan pada kapasitor pengilang tiub MOS rendah. Sekiranya pintu dibuka, arus ini hanya boleh mengenakan kapasitor CGS di bawah, yang akan menyebabkan voltan pintu masuk tiba -tiba. Apabila voltan gerbang melebihi voltan garis gerbang vth tiub MOS, tiub MOS terdedah kepada salah pengkondisian, dan pengkondisian mis-jangka panjang akan merosakkan pintu.

Contoh masalah yang disebabkan oleh kapasitans parasit

Dalam litar setengah jambatan, apabila satu tiub MOS dihidupkan, disebabkan oleh kewujudan kapasitansi Miller, ia akan menjejaskan pintu gerbang tiub MOS yang lain. Sebagai contoh, dalam aplikasi bekalan kuasa beralih, disebabkan oleh kesan kapasitansi Miller, voltan pintu meningkat secara tidak normal, melebihi julat voltan pintu, dan akhirnya menyebabkan kerosakan dan kerosakan pintu, menjadikan keseluruhan bekalan kuasa beralih tidak dapat berfungsi dengan normal.

Sumber overvoltage dalam litar luaran

Overvoltage dalam litar luaran mungkin disebabkan oleh pelbagai sebab, seperti serangan kilat, turun naik grid kuasa, beralih operasi beban induktif, dan lain-lain.

Apabila grid kuasa berubah -ubah, peningkatan voltan secara tiba -tiba juga akan menimbulkan ancaman kepada tiub SIC MOS.

Apabila beban induktif (seperti motor, transformer, dan lain -lain) tiba -tiba terputus, daya elektromotif belakang akan dihasilkan, membentuk lonjakan voltan yang sangat tinggi. Overvoltage ini boleh dihantar ke pintu tiub SIC MOS melalui litar, menyebabkan kerosakan kepadanya.

Prinsip kerosakan pada pintu gerbang dengan overvoltage

Apabila voltan di pintu masuk melebihi voltan bertahan, oksida pintu akan pecah, mengakibatkan penurunan prestasi penebat antara pintu dan saluran, atau litar pintas; Ini akan menyebabkan pintu gerbang kehilangan kawalannya ke atas saluran, dan tiub SIC MOS tidak akan berfungsi dengan baik. Dalam kes yang teruk, ia akan menyebabkan kerosakan kekal pada peranti

Overvoltage juga boleh menyebabkan kesan terma di dalam pintu gerbang, menyebabkan suhu bahan pintu meningkat dengan ketara, menyebabkan prestasi bahan merosot, dan memburukkan lagi kerosakan ke pintu gerbang

Ciri -ciri suhu operasi tiub sic mos

Walaupun tiub SIC MOS mempunyai prestasi suhu tinggi yang baik, parameter prestasi mereka masih akan berubah dalam persekitaran suhu tinggi. Apabila suhu meningkat, rintangan tiub SIC MOS akan meningkat, kelajuan beralih akan berkurangan, dan arus kebocoran akan meningkat. Perubahan dalam parameter ini akan meningkatkan penggunaan kuasa peranti, menghasilkan lebih banyak haba, dan terus memburukkan lagi kenaikan suhu.

Apabila suhu melebihi had tertentu, ia akan menjejaskan bahan dan struktur pintu gerbang, mengurangkan kebolehpercayaan pintu gerbang

Kesan suhu tinggi pada bahan dan struktur pintu

Suhu tinggi akan mengurangkan prestasi bahan penebat pintu, mengakibatkan penurunan rintangan penebat antara pintu dan saluran, meningkatkan risiko kebocoran. Suhu tinggi juga boleh menyebabkan pengembangan haba bahan logam pintu, menyebabkan sambungan antara pintu dan komponen lain melonggarkan atau memecahkan, yang mempengaruhi operasi normal pintu.

Dalam beberapa senario aplikasi suhu tinggi, seperti peralatan elektronik dalam petak enjin kereta, tiub SIC MOS berada dalam persekitaran suhu tinggi untuk masa yang lama, dan kebarangkalian kerosakan pada pintu gerbang meningkat dengan ketara.

Kecacatan proses pembuatan

Masalah proses pembuatan biasa

Semasa proses pembuatan tiub SIC MOS, beberapa kecacatan proses mungkin berlaku, seperti lubang pin di lapisan oksida pintu, pencemaran kekotoran, sisihan fotolitografi, dan lain -lain; Kecacatan ini akan menyebabkan ketebalan lapisan oksida pintu dan kekuatan medan elektrik tempatan yang berlebihan, dengan itu mengurangkan keupayaan voltan yang bertahan pintu gerbang.

Pencemaran kekotoran boleh mengubah sifat elektrik bahan pintu dan mempengaruhi operasi normal pintu gerbang. Penyimpangan fotolitografi boleh menyebabkan ketepatan dimensi yang tidak mencukupi pintu gerbang, yang mempengaruhi konsistensi prestasi peranti.

Bagaimana kecacatan proses menyebabkan kerosakan pintu

Pinholes di lapisan oksida pintu akan menjadi saluran kebocoran untuk semasa. Apabila semasa melewati pinholes, pemanasan tempatan akan dijana, menyebabkan kerosakan selanjutnya pada lapisan oksida.

Pencemaran kekotoran akan mengubah resistiviti bahan pintu, mempengaruhi pengagihan medan elektrik pintu gerbang, dan meningkatkan risiko kerosakan pintu.

Saiz pintu yang tidak konsisten yang disebabkan oleh sisihan fotolitografi akan menyebabkan perbezaan prestasi pintu peranti yang berbeza. Dalam aplikasi praktikal, pintu dengan prestasi yang lemah lebih mudah terdedah kepada kerosakan.

Pengenalan kepada Prinsip Kerja Asas

SMBJ1505CA adalah peranti perlindungan litar yang sangat efisien, dan prinsip kerja berdasarkan kesan kerosakan longsor dari persimpangan PN. Apabila voltan merentasi TV melebihi voltan kerosakannya, TVS akan cepat menghidupkan dan mengikat overvoltage pada tahap yang lebih rendah, dengan itu melindungi peranti yang dilindungi dari kesan voltan yang berlebihan. Di dalam litar, TVS biasanya disambungkan selari dengan pintu tiub SIC MOS yang dilindungi. Apabila overvoltage sementara berlaku, TVS akan bertindak balas dalam masa yang sangat singkat (biasanya nanodekond) dan memintas overvoltage ke tanah, supaya voltan pintu tetap berada dalam jarak yang selamat.

SMBJ1505CA diod penindasan sementara direka khas untuk perlindungan gerbang tiub SIC MOS. Voltan kerosakan ke hadapan biasanya ditetapkan kepada kira -kira 15V dan voltan kerosakan terbalik ditetapkan kepada kira -kira -5V. Tetapan voltan sedemikian boleh sepadan dengan pelbagai voltan operasi gerbang tiub SIC MOS, dengan berkesan melindungi pintu dari kerosakan oleh overvoltan ke hadapan dan terbalik. Diod ini mempunyai ciri -ciri masa tindak balas yang cepat, rintangan dinamik yang rendah dan toleransi kuasa nadi yang tinggi. Masa tindak balas yang cepat dapat memastikan tindakan tepat pada masanya pada masa overvoltage, rintangan dinamik yang rendah dapat membuat voltan pengapit hampir dengan voltan kerosakan yang mungkin, dan toleransi kuasa nadi yang tinggi memastikan bahawa diod tidak akan rosak apabila tertakluk kepada denyutan semasa yang besar

Alasan untuk menggunakan SMBJ1505CA

Mencegah turun naik voltan pintu disebabkan oleh crosstalk

Dalam aplikasi seperti litar separuh jambatan, tindakan penukaran modul tiub SIC MOS akan menyebabkan turun naik voltan sumber pintu suis modul lain, iaitu masalah crosstalk. Crosstalk positif boleh menyebabkan voltan pintu meningkat secara positif, dan jika ia melebihi ambang, ia akan menyebabkan pembukaan palsu; Crosstalk negatif boleh meningkatkan voltan pintu secara negatif, dan melebihi had toleransi voltan negatif akan menyebabkan kerosakan pintu. Diod penindasan sementara SMBJ1505CA dapat menindas turun naik voltan pintu yang disebabkan oleh crosstalk. Apabila voltan pintu meningkat atau jatuh secara tidak normal, TVS akan cepat menghidupkan dan mengikat voltan dalam julat yang selamat untuk mengelakkan pembukaan palsu dan pecahan pintu.

Berurusan dengan ancaman overvoltage sementara

Seperti yang dinyatakan di atas, terdapat pelbagai ancaman overvoltage sementara dalam litar luaran, seperti overvoltage yang dihasilkan oleh serangan kilat, turun naik grid kuasa, dan suis beban induktif. Overvoltage ini mungkin dengan serta -merta melebihi voltan bertahan gerbang tiub SIC MOS, menyebabkan kerosakan yang tidak dapat dipulihkan ke pintu gerbang.

Diod penindasan sementara dapat bertindak balas dengan cepat pada saat overvoltage, mengehadkan overvoltage dalam julat yang selamat, memberikan perlindungan yang dapat dipercayai untuk gerbang tiub SIC MOS, dan pastikan peranti itu berfungsi secara normal dalam persekitaran elektrik yang keras.

Faedah menambahkan diod penindasan sementara

Dengan menekan overvoltage dan crosstalk, diod penindasan sementara dapat mengurangkan tekanan elektrik di pintu gerbang dan mengurangkan risiko kerosakan pintu, dengan itu meningkatkan kebolehpercayaan dan kestabilan pintu tiub SIC MOS. Ini membantu memperluaskan hayat perkhidmatan tiub SIC MOS, mengurangkan kejadian kegagalan peralatan, dan meningkatkan kebolehpercayaan keseluruhan sistem litar.

Dalam bidang automasi perindustrian, elektronik kuasa, dan lain -lain, kebolehpercayaan dan kestabilan peralatan adalah penting. Menggunakan diod penindasan sementara untuk melindungi pintu masuk dapat memastikan operasi stabil jangka panjang peralatan dan mengurangkan kos penyelenggaraan.