Просмотры: 0 Автор: Редактор сайта Публикайте время: 2025-04-10 Происхождение: Сайт
Мышление и решение проблемы ворот SIC MOS Tube
В качестве нового типа мощного полупроводникового устройства SIC MOS Tube широко использовалась в новых энергетических транспортных средствах, фотоэлектрических, интеллектуальных сетках и других областях в последние годы со сроком погашения технологии. Он имеет значительные преимущества, такие как быстрая скорость переключения, низкая резистентность и высокотемпературная стойкость, и постепенно становятся мощной заменой традиционных устройств на основе кремния.
В качестве примера принимая новые энергетические транспортные средства, трубки SIC MOS используются в бортовых инверторах для повышения эффективности преобразования энергии, снижения потери энергии и, таким образом, увеличить крейсерский диапазон транспортного средства. В фотоэлектрическом поле фотоэлектрические инверторы, использующие трубки SIC MOS, могут достичь более высокой плотности мощности и эффективности конверсии, снижая затраты на систему.
Важность изучения проблемы ворот
В качестве ключевого контроля конца трубки SIC MOS ее производительность и надежность напрямую влияют на рабочую стабильность и срок службы всего устройства. После повреждения ворота трубка SIC MOS не будет работать должным образом, что приведет к сбое всей системы схемы; В качестве нового типа мощного полупроводникового устройства SIC MOS Tube широко используется в новых энергетических транспортных средствах, фотоэлектрических, интеллектуальных сетках и других областях с зрелостью технологии в последние годы. Он имеет значительные преимущества, такие как быстрая скорость переключения, низкая устойчивость на воздействии и высокую температуру, и постепенно становится мощной заменой традиционных устройств на основе кремния.
Обзор структуры процесса чипа
Структура процесса чипа в трубке SIC MOS в основном включает в себя субстрат, эпитаксиальный слой, источник, слив, затвор и изоляционный слой. Среди них субстрат обычно изготовлен из карбида кремния, который имеет характеристики высокой теплопроводности и высокой прочтения электрического поля, обеспечивая хорошую физическую поддержку и электрическую основу для устройства. Эпитаксиальный слой растет на подложке и используется для точного управления электрическими параметрами устройства.
Источник и дренаж расположены по обе стороны чипа, которые являются входными и выходными концами тока. Ворота отделяется от канала изолирующим слоем. Проводимость и отсечение канала контролируются путем применения напряжения, тем самым реализуя регулирование тока. Изоляционный слой обычно изготовлен из таких материалов, как диоксид кремния, а его качество и толщина оказывают важное влияние на производительность ворот.
|
|
Положение и функция ворот в чипе
Положение: ворота расположено между источником и стоком и близко рядом с каналом через изоляционный слой. Его основная функция - контролировать проводимость канала через эффект электрического поля и достижение точного контроля проводимости и выключения трубки SIC MOS. Когда к затвору применяется положительное напряжение, в канале индуцируются электроны, образуя проводящий канал, который включает трубку SIC MOS; Когда напряжение затвора равно нулю, электроны в канале исчезают, проводящий канал закрыт, а трубка SIC MOS выключается.
Функция: Функция управления затвором похожа на переключатель смесителя, который может точно отрегулировать размер и отключение потока воды (ток), гарантируя, что трубка SIC MOS стабильно и надежно работает в различных приложениях схемы.
Анализ причин, по которым ворота легко повреждены
Механизм действия конденсатора Миллера
Из-за таких факторов, как ширина полисиликона, ширина канала и траншеи, толщина слоя оксида G-поля, профиль легирования PN, профиль SIC MOS будет генерировать паразитарную емкость, среди которых ключевой конденсатор Miller CGD играет важную роль. CGD не является постоянным, он быстро изменится с изменением напряжения между затвором и утечкой
Когда трубка MOS с высокой стороной внезапно включена, напряжение сливной трубки MOS с низкой стороной мгновенно увеличится. В настоящее время ток с размером емкости Миллера, умноженный на скорость изменения напряжения, будет генерироваться на конденсаторе Miller низкополосной трубки MOS. Если ворота открыты, этот ток может заряжать только конденсатор CGS ниже, что приведет к внезапному возрождению напряжения затвора. Когда напряжение затвора превышает напряжение линии затвора VTH трубки MOS, трубка MOS подвержена неправильному проводимости, а долгосрочное неверное проводник повредит затвору.
Примеры проблем, вызванных паразитной емкостью
В схеме полустака, когда одну трубку MOS включается, из-за существования емкости Миллера она повлияет на ворота другой трубки MOS. Например, в применении питания переключения, из -за эффекта емкости Миллера, напряжение затвора поднимается ненормально, превышая диапазон напряжения затвора и в конечном итоге приводит к разрушению и повреждению затвора, что делает весь блок питания переключения невозможным нормально работать.
Источники перенапряжения во внешних схемах
Перенапряжение во внешних схемах может быть вызвано различными причинами, такими как удары молнии, колебания мощности сетки, операции переключения индуктивных нагрузок и т. Д. Молнические удары могут генерировать мгновенные импульсы высокой напряжения, которые могут быть переданы в трубку SIC MOS через линию питания или линию сигнала.
Когда сетка силовой сетки колеблется, внезапное увеличение напряжения также представляет угрозу для трубки SIC MOS.
Когда индуктивная нагрузка (такая как двигатели, трансформаторы и т. Д.) Внезапно отключается, будет генерироваться электродвижущая сила задней части, образуя очень высокий всплеск напряжения. Эти перенапряжения могут быть переданы на затворы трубки SIC MOS через цепь, что приводит к повреждению.
Принцип повреждения ворот путем перенапряжения
Когда напряжение на затворе превышает его номинальное выдержанное напряжение, оксид затвора сломается, что приведет к снижению производительности изоляции между затвором и каналом или даже коротким замыслом; Это приведет к тому, что ворота потеряет контроль над каналом, а трубка SIC MOS не будет работать должным образом. В тяжелых случаях это нанесет постоянный ущерб устройству
Передача возмещения может также вызывать тепловые эффекты внутри ворот, что приводит к резкому росту температуры затвора, что приводит к ухудшению характеристик материала, и еще больше усугубляет повреждение ворот
Характеристики рабочей температуры труб SIC MOS
Хотя трубки SIC MOS имеют хорошую высокотемпературную производительность, их параметры производительности все равно будут изменяться в высокотемпературных средах. Когда температура повысится, устойчивость трубки SIC MOS будет увеличиваться, скорость переключения уменьшится, а ток утечки увеличится. Изменения в этих параметрах увеличат энергопотребление устройства, генерируют больше тепла и еще больше усугублят повышение температуры.
Когда температура превышает определенный предел, она повлияет на материал и структуру затвора, снижая надежность затвора
Влияние высокой температуры на материал и структуру затвора
Высокая температура снизит производительность изоляционного материала затвора, что приведет к снижению сопротивления изоляции между воротами и каналом, увеличивая риск утечки. Высокая температура может также вызывать тепловое расширение материала металла затвора, что приводит к ослаблению или разрыву соединения между затворами и другими компонентами, влияя на нормальную работу затвора.
В некоторых высокотемпературных сценариях применения, таких как электронное оборудование в моторном отсеке автомобиля, трубка SIC MOS находится в высокотемпературной среде в течение длительного времени, и вероятность повреждения ворот значительно увеличивается.
Дефекты процесса производства
Обычные проблемы с процессом производства
Во время производственного процесса труб SIC MOS могут возникнуть некоторые дефекты процесса, такие как выходы в слое оксида затвора, загрязнение примесей, отклонение фотолитографии и т. Д.; Эти дефекты вызовут неравномерную толщину слоя оксида затвора и чрезмерную местную силу электрического поля, тем самым снижая способность противостояния ворот.
Загрязнение примесей может изменить электрические свойства материала затвора и повлиять на нормальную работу затвора. Отклонение к фотолитографии может вызвать недостаточную точность размерных ворот, влияя на консистенцию производительности устройства.
Как дефекты процесса вызывают повреждение ворот
Выходы в слое оксида затвора станут каналами утечки для тока. Когда ток проходит через выходы, будет получено локальное нагревание, что приведет к дальнейшему повреждению оксидного слоя.
Загрязнение примесей изменит удельное сопротивление материала затвора, влияет на распределение электрического поля затвора и увеличит риск разрыва затвора.
Неизвестный размер ворот, вызванный отклонением фотолитографии, вызовет различия в производительности ворот различных устройств. В практических приложениях ворота с плохой производительностью более восприимчивы к повреждению.
Введение в основной принцип работы
SMBJ1505CA является высокоэффективным устройством защиты схемы, и его принцип работы основан на эффекте разбивки лавины на соединение PN. Когда напряжение по телевизорам превышает его напряжение разбивки, телевизоры быстро включатся и зажимают перенапряжение на более низком уровне, тем самым защищая защищенное устройство от воздействия чрезмерного напряжения. В цепи телевизоры обычно соединены параллельно с затворами защищенной трубки SIC MOS. Когда происходит переходное перенапряжение, телевизоры будут реагировать за очень короткое время (обычно наносекунд) и обойти перенапряжение на землю, так что напряжение затвора остается в безопасном диапазоне.
SMBJ1505CA Distiest Difression Diode специально разработан для защиты затвор SIC MOS. Его напряжение прямого нарушения обычно устанавливается на 15 В, а напряжение обратного разрушения устанавливается примерно на -5 В. Такая настройка напряжения может соответствовать диапазону рабочих напряжений затвора трубки SIC MOS, эффективно защищая затворы от повреждения вперед и обратные перенапряжения. Этот диод обладает характеристиками быстрого отклика, низкого динамического сопротивления и высокой толерантности к мощности импульса. Время быстрого отклика может обеспечить своевременное действие в момент перенапряжения, низкое динамическое сопротивление может сделать напряжение зажима максимально близким к напряжению разрушения
Причины использования SMBJ1505CA
Предотвратить колебания напряжения затвора, вызванные перекрестными помехами
В таких приложениях, как схемы полустака, переключающее действие модуля трубки SIC MOS приведет к колебанию напряжения напряжения затвора переключателя другого модуля, то есть проблемы перекрестных помех. Положительный перекрестный стол может привести к тому, что напряжение затвора поднимается положительно, и если оно превышает порог, оно приведет к ложному отверстию; Отрицательный перекрестный стол может негативно увеличивать напряжение затвора, и превышение отрицательного предела допуска напряжения приведет к разрушению затвора. Диод переходного подавления SMBJ1505CA может эффективно подавлять колебания напряжения затвора, вызванные перекрестными помехами. Когда напряжение затвора поднимается или падает аномально, телевизоры быстро включатся и зажимают напряжение в безопасном диапазоне, чтобы предотвратить ложное отверстие и разбивку ворот.
Работа с угрозой переходной перенапряжения
Как упомянуто выше, во внешней цепи существуют различные временные угрозы перенапряжения, такие как перенапряжения, генерируемые ударами молнии, колебания сетки питания и индуктивные переключатели нагрузки. Эти перенапряжения могут мгновенно превышать противостояние напряжения трубки SIC MOS, что приводит к необратимому повреждению ворот.
Диоды переходного суда могут быстро реагировать в момент перенапряжения, ограничить перенапряжение в безопасном диапазоне, обеспечить надежную защиту для ворот труб SIC MOS и гарантировать, что устройство обычно работает в суровых электрических средах.
Преимущества добавления переходных диодов подавления
Подавив перевальнику и перекрестные помехи, диоды переходного подавления могут эффективно снизить электрическое напряжение на воротах и снизить риск повреждения затвора, тем самым повышая надежность и стабильность затвора труб SIC MOS. Это помогает продлить срок службы труб SIC MOS, уменьшить возникновение сбоев оборудования и повысить надежность всей схемы.
В областях промышленной автоматизации, электроники и т. Д. Надежность и стабильность оборудования имеют решающее значение. Использование диодов подавления переходных процессов для защиты затвора может обеспечить долгосрочную стабильную работу оборудования и снизить затраты на техническое обслуживание.
