WIDZIA: 0 Autor: Edytor witryny Publikuj Czas: 2025-04-10 Pochodzenie: Strona
Myślenie i rozwiązanie problemu bramki SIC MOS Tube
Jako nowy rodzaj urządzenia półprzewodnikowego Power, SIC MOS Tube była szeroko stosowana w nowych pojazdach energetycznych, fotowoltaikach, inteligentnych sieciach i innych dziedzinach w ostatnich latach z dojrzałością technologii. Ma znaczące zalety, takie jak szybka prędkość przełączania, niska oporność na oporność i oporność o wysokiej temperaturze, i stopniowo stał się potężnym substytutem tradycyjnych urządzeń na bazie krzemowych.
Przykładając nowe pojazdy energetyczne, rurki SIC MOS są wykorzystywane w falownikach pokładowych w celu poprawy wydajności konwersji energii, zmniejszenia utraty energii, a tym samym zwiększenia zasięgu przelotowego pojazdu. W polu fotowoltaicznym falowniki fotowoltaiczne za pomocą rur SIC MOS mogą osiągnąć większą gęstość mocy i wydajność konwersji, zmniejszając koszty systemu.
Znaczenie badania problemu bramki
Jako kluczowy koniec kontroli rurki SIC MOS, jego wydajność i niezawodność bezpośrednio wpływają na stabilność pracy i żywotność całego urządzenia. Po uszkodzeniu bramy rurka SIC MOS nie będzie działać poprawnie, co powoduje awarię całego układu obwodu; Jako nowy rodzaj urządzenia półprzewodnikowego Power, SIC MOS Tube była szeroko stosowana w nowych pojazdach energetycznych, fotowoltaikach, inteligentnych siatkach i innych dziedzinach o dojrzałości technologii w ostatnich latach. Ma znaczące zalety, takie jak szybka prędkość przełączania, niska oporność i oporność w wysokiej temperaturze, i stopniowo stał się potężnym substytutem tradycyjnych urządzeń na bazie krzemowych.
Przegląd struktury procesu ChIP
Struktura procesu ChIP rurki SIC MOS obejmuje głównie podłoże, warstwę epitaksjalną, źródło, odpływ, bramę i warstwę izolacyjną. Wśród nich podłoże jest zwykle wykonane z krzemowego materiału węglika, który ma charakterystykę o wysokiej przewodności cieplnej i wysokiej wytrzymałości pola elektrycznego, zapewniając dobre wsparcie fizyczne i podkład elektryczny dla urządzenia. Warstwa epitaksjalna rośnie na podłożu i jest używana do dokładnego sterowania parametrami elektrycznymi urządzenia.
Źródło i drenaż znajdują się po obu stronach układu, które są końcami wejściowymi i wyjściowymi prądu. Brama jest oddzielona od kanału warstwą izolacyjną. Przewodnictwo i odcięcie kanału są kontrolowane przez zastosowanie napięcia, uświadamiając sobie w ten sposób regulację prądu. Warstwa izolacyjna jest zwykle wykonana z materiałów, takich jak dwutlenek krzemu, a jego jakość i grubość mają istotny wpływ na wydajność bramki.
|
|
Położenie i funkcja bramy w chipie
Pozycja: Brama znajduje się między źródłem a odpływem i jest ściśle przylegająca do kanału przez warstwę izolacyjną. Jego główną funkcją jest kontrolowanie przewodności kanału poprzez efekt pola elektrycznego oraz osiągnięcie precyzyjnej kontroli przewodzenia i wyłączenia rurki SIC MOS. Gdy do bramki przyłożone jest napięcie dodatnie, elektrony są indukowane w kanale, tworząc kanał przewodzący, który obraca się na rurce SIC MOS; Gdy napięcie bramki wynosi zero, elektrony w kanale znikają, kanał przewodzący jest zamknięty, a rurka SIC MOS jest wyłączona.
Funkcja: Funkcja sterowania bramą jest jak przełącznik kranu, który może dokładnie dostosować rozmiar i włączenie przepływu wody (prąd), zapewniając, że rurka SIC MOS działa stabilnie i niezawodnie w różnych zastosowaniach obwodów.
Analiza powodów, dla których brama jest łatwa do uszkodzenia
Mechanizm działania kondensatora Millera
Ze względu na takie czynniki, jak szerokość polisilikonu, szerokość kanału i wykopu, grubość warstwy tlenku G, profil domieszki PN, rurki SIC MOS wygenerują pasożytniczą pojemność, w tym kluczowy kondensator Miller CGD odgrywa ważną rolę. CGD nie jest stałe, zmieni się szybko wraz ze zmianą napięcia między bramą a odpływem
Gdy nagle włącza się rurka MOS o wysokiej stronie, napięcie spustowe niskiej rurki MOS wzrośnie natychmiast. W tym czasie prąd o wielkości pojemności Millera pomnożonego przez szybkość zmiany napięcia zostanie wygenerowana na kondensatorze Millera w rurce MOS o niskiej stronie. Jeśli brama jest otwarta, prąd ten może ładować tylko kondensator CGS poniżej, co spowoduje nagle wzroście napięcia bramki. Gdy napięcie bramki przekracza napięcie linii bramki VTH rurki MOS, rurka MOS jest podatna na niewłaściwą kondycję, a długoterminowa błędna kondycja uszkodzi bramę.
Przykłady problemów spowodowanych pasożytniczymi pojemnością
W obwodzie przyrodkowym, gdy włącza się jedną rurkę MOS, ze względu na istnienie pojemności Millera, wpłynie to na bramę innej rurki MOS. Na przykład w aplikacji zasilacza przełączającego, ze względu na efekt pojemności Millera, napięcie bramki wzrasta nienormalnie, przekraczając zasięg napięcia bramki, a ostatecznie powodując rozkład bramki i uszkodzenia, powodując, że cały zasilacz przełączający nie jest w stanie normalnie działać.
Źródła przepięcia w obwodach zewnętrznych
Otwarcie w obwodach zewnętrznych może być spowodowane różnorodnymi przyczynami, takimi jak uderzenia pioruna, fluktuacje siatki mocy, operacje przełączania obciążeń indukcyjnych itp. Uderzenie pioruna mogą generować chwilowe impulsy wysokiego napięcia, które mogą być przesyłane do rurki SIC MOS przez linię zasilania lub linię sygnału.
Kiedy siatka mocy zmienia się, nagły wzrost napięcia stanowi również zagrożenie dla rurki SIC MOS.
Gdy obciążenie indukcyjne (takie jak silniki, transformatory itp.) Nagle zostanie odłączone, wygenerowana zostanie siła elektromotoryczna tylnej, tworząc skok o bardzo wysokim napięciu. Te przepięcia mogą być przekazywane do bramki rurki SIC MOS przez obwód, powodując jego uszkodzenie.
Zasada uszkodzenia bramy przez przepięcie
Gdy napięcie na bramie przekroczy jego znamionowe napięcie, tlenek bramki rozpadnie się, powodując zmniejszenie wydajności izolacji między bramą a kanałem, a nawet zwarcie; Spowoduje to, że brama straci kontrolę nad kanałem, a rurka SIC MOS nie będzie działać poprawnie. W ciężkich przypadkach spowoduje to trwałe uszkodzenie urządzenia
Nadmierne napięcie może również powodować efekty termiczne wewnątrz bramki, powodując gwałtowny wzrost temperatury materiału bramki, powodując pogarszanie się wydajności materiału i dodatkowo pogarszając uszkodzenie bramy
Charakterystyka temperatury roboczej rur SIC MOS
Chociaż rurki SIC MOS mają dobrą wydajność w wysokiej temperaturze, ich parametry wydajności będą nadal zmieniać się w środowiskach o wysokiej temperaturze. W miarę wzrostu temperatury wzrośnie przesyłanie rurki SIC MOS, prędkość przełączania spadnie, a prąd upływu wzrośnie. Zmiany tych parametrów zwiększą zużycie energii urządzenia, wygenerują więcej ciepła i jeszcze bardziej pogorszyć wzrost temperatury.
Gdy temperatura przekroczy określony limit, wpłynie ona na materiał i strukturę bramki, zmniejszając niezawodność bramki
Wpływ wysokiej temperatury na materiał i strukturę bramki
Wysoka temperatura zmniejszy wydajność materiału izolacyjnego bramki, co powoduje zmniejszenie odporności na izolację między bramą a kanałem, zwiększając ryzyko wycieku. Wysoka temperatura może również powodować rozszerzenie cieplne materiału metalu bramki, powodując rozluźnienie lub zerwanie połączenia między bramą a innymi komponentami, wpływając na normalne działanie bramki.
W niektórych scenariuszach aplikacji o wysokiej temperaturze, takich jak sprzęt elektroniczny w komorze silnika samochodu, rurka SIC MOS jest przez długi czas w środowisku o wysokiej temperaturze, a prawdopodobieństwo uszkodzenia bramki jest znacznie zwiększone.
Wady procesu produkcyjnego
Powszechne problemy z procesem produkcyjnym
Podczas procesu produkcyjnego rur SIC MOS mogą wystąpić niektóre wady procesu, takie jak dziury w warstwie tlenku bramki, zanieczyszczenie zanieczyszczenia, odchylenie fotolitograficzne itp.; Wady te spowodują nierówną grubość warstwy tlenku bramki i nadmierną siłę lokalnego pola elektrycznego, zmniejszając w ten sposób możliwości wytrzymania bramki.
Zanieczyszczenie zanieczyszczenia może zmienić właściwości elektryczne materiału bramki i wpłynąć na normalne działanie bramki. Odchylenie fotolitograficzne może powodować niewystarczającą dokładność wymiarową bramki, wpływając na spójność wydajności urządzenia.
Jak wady procesowe powodują uszkodzenie bramki
Pinoosy w warstwie tlenku bramy staną się kanałami upływowymi dla prądu. Gdy prąd przechodzi przez dziury, wygenerowane zostanie lokalne ogrzewanie, powodując dalsze uszkodzenie warstwy tlenku.
Zanieczyszczenie zanieczyszczeń zmieni rezystywność materiału bramki, wpłynie na rozkład pola elektrycznego bramki i zwiększy ryzyko awarii bramki.
Niespójny rozmiar bramki spowodowany odchyleniem fotolitografii spowoduje różnice w wydajności bramki różnych urządzeń. W praktycznych zastosowaniach bramy o niskiej wydajności są bardziej podatne na szkody.
Wprowadzenie do podstawowej zasady pracy
SMBJ1505CA jest wysoce wydajnym urządzeniem ochrony obwodu, a jego zasada pracy opiera się na efekcie rozpadu lawinowego połączenia PN. Gdy napięcie w telewizorach przekroczy napięcie podziału, telewizory szybko się włączą i zacisną przepięcie na niższym poziomie, chroniąc w ten sposób chronione urządzenie przed wpływem nadmiernego napięcia. W obwodzie telewizory są zwykle łączone równolegle z bramą chronionej rurki SIC MOS. Gdy nastąpi przejściowe przepięcie, telewizory zareagują w bardzo krótkim czasie (zwykle nanosekund) i pomijają przepięcie na ziemię, tak aby napięcie bramki pozostało w bezpiecznym zakresie.
Przejściowa dioda tłumienia SMBJ1505CA jest specjalnie zaprojektowana do ochrony bramki rurki SIC MOS. Jego napięcie rozpadu do przodu jest zwykle ustawione na około 15 V, a napięcie rozkładu do tyłu jest ustawione na około -5 V. Takie ustawienie napięcia może pasować do zakresu napięcia roboczego rurki SIC MOS, skutecznie chroniąc bramę przed uszkodzeniem przez przepięcia do przodu i do tyłu. Ta dioda ma charakterystykę szybkiego czasu reakcji, niskiej oporności dynamicznej i wysokiej tolerancji mocy impulsu. Szybki czas reakcji może zapewnić terminowe działanie w momencie przepięcia, niski rezystancja dynamiczna może zapewnić napięcie zacisku jak najbliżej napięcia rozkładu, a tolerancja wysokiej mocy impulsu zapewnia, że dioda nie zostanie uszkodzona, gdy zostanie poddana dużym impulsom prądu
Powody używania SMBJ1505CA
Zapobiegaj wahaniom napięcia bramki spowodowanej przesłuchaniem
W zastosowaniach takich jak obwody przyrodnie mostu działanie przełączania modułu Tube MOS spowoduje fluktuację napięcia przy źródłach bramki przełącznika innego modułu, to znaczy problem z przesłuchaniem. Pozytywny przesłuch może spowodować pozytywne wzrost napięcia bramki, a jeśli przekroczy próg, spowoduje fałszywe otwarcie; Negatywny przesłuch może ujemnie zwiększyć napięcie bramki, a przekroczenie ujemnego limitu tolerancji napięcia spowoduje rozkład bramki. Przejściowa dioda tłumienia SMBJ1505CA może skutecznie tłumić fluktuację napięcia bramki spowodowaną przesłaniem. Gdy napięcie bramki wzrośnie lub nieprzeprzecznie się, telewizory szybko włączą i zacisną napięcie w bezpiecznym zakresie, aby zapobiec fałszywemu rozkładowi otworu i bramki.
Radzenie sobie z groźbą przejściowego przepięcia
Jak wspomniano powyżej, w obwodzie zewnętrznym występują różne przejściowe zagrożenia przepięcia, takie jak przepięcia generowane przez uderzenia pioruna, wahania siatki mocy i indukcyjne przełączniki obciążenia. Te przepięcia mogą natychmiast przekraczać napięcie wytrzymania bramki rurki SIC MOS, powodując nieodwracalne uszkodzenie bramy.
Przejściowe diody supresji mogą szybko reagować w momencie przepięcia, ograniczyć przepięcie w bezpiecznym zakresie, zapewnić niezawodną ochronę bramki rur SIC MOS i zapewnić, że urządzenie działa normalnie w trudnych środowiskach elektrycznych.
Korzyści z dodawania przejściowych diod tłumienia
Poprzez tłumienie przepięcia i przesłuchu, przejściowe diody supresji mogą skutecznie zmniejszyć naprężenie elektryczne na bramie i zmniejszyć ryzyko uszkodzenia bramki, poprawiając w ten sposób niezawodność i stabilność bramki rur SIC MOS. Pomaga to przedłużyć żywotność serwisową rur SIC MOS, zmniejszyć występowanie awarii sprzętu i poprawić niezawodność całego układu obwodu.
W dziedzinie automatyzacji przemysłowej, elektroniki energetycznej itp. Niezawodność i stabilność sprzętu są kluczowe. Wykorzystanie przejściowych diod tłumienia w celu ochrony bramy może zapewnić długoterminowe stabilne działanie sprzętu i zmniejszyć koszty konserwacji.
