SMBJ1505CA Ochrana SIC MOSFET Nové vydanie produktu

Premýšľanie a riešenie problému brány Sic Mos trubice

Ako nový typ energetického polovodičového zariadenia sa SIC MOS trubica v posledných rokoch široko používa v nových energetických vozidlách, fotovoltaike, inteligentných mriežkách a iných poliach so zrelosťou technológie. Má významné výhody, ako je rýchla rýchlosť prepínania, nízka odolnosť voči odporu a vysoká teplota, a postupne sa stala silnou náhradou tradičných zariadení na báze kremíka.

Ako príklad berúce nové energetické vozidlá, skúmavky SIC MOS sa používajú v palubných meničoch na zlepšenie účinnosti premeny energie, zníženie straty energie a tak zvýši plaviaci rozsah vozidla. Vo fotovoltaickom poli môžu fotovoltaické meniče využívajúce skúmavky SIC MOS dosiahnuť vyššiu hustotu energie a účinnosť konverzie, čím sa znížia náklady na systém.

Dôležitosť štúdia problému brány

Ako kľúčový riadiaci koniec trubice SIC MOS, jej výkon a spoľahlivosť priamo ovplyvňujú pracovnú stabilitu a životnosť celého zariadenia. Akonáhle je brána poškodená, trubica SIC MOS nebude fungovať správne, čo bude mať za následok zlyhanie celého systému obvodu; Ako nový typ energie polovodičového zariadenia sa SIC MOS trubica v posledných rokoch široko používa v nových energetických vozidlách, fotovoltaike, inteligentných siete a iných poliach so zrelosťou technológie. Má významné výhody, ako je rýchla rýchlosť prepínania, nízka odolnosť voči odporu a vysoká teplota, a postupne sa stala silnou náhradou tradičných zariadení na báze kremíka.

Prehľad štruktúry procesu čipov

Štruktúra procesu čipu v trubici SIC MOS obsahuje hlavne substrát, epitaxiálnu vrstvu, zdroj, odtok, bránu a izolačnú vrstvu. Medzi nimi je substrát zvyčajne vyrobený z materiálu karbidu kremíka, ktorý má charakteristiky vysokej tepelnej vodivosti a vysokej rozpadovej sily elektrického poľa, čo pre zariadenie poskytuje dobrú fyzickú podporu a elektrický základ. Epitaxiálna vrstva rastie na substráte a používa sa na presnú kontrolu elektrických parametrov zariadenia.

Zdroj a odtok sa nachádzajú na oboch stranách čipu, ktoré sú vstupnými a výstupnými koncami prúdu. Brána je od kanála oddelená izolačnou vrstvou. Vedenie a obmedzenie kanála sú riadené použitím napätia, čím sa uvedomujú reguláciu prúdu. Izolačná vrstva je zvyčajne vyrobená z materiálov, ako je oxid kremíka, a jeho kvalita a hrúbka majú dôležitý vplyv na výkon brány.

Poloha a funkcia brány v čipe

Poloha: Brána je umiestnená medzi zdrojom a odtokom a úzko priliehajú k kanálu cez izolačnú vrstvu. Jeho hlavnou funkciou je riadiť vodivosť kanála prostredníctvom efektu elektrického poľa a dosiahnuť presnú kontrolu vodivosti a vypnutia trubice SIC MOS. Ak sa na bránu aplikuje pozitívne napätie, v kanáli sú vyvolané elektróny za vzniku vodivého kanála, ktorý sa otočí na trubicu SIC MOS; Keď je napätie brány nulové, elektróny v kanáli zmiznú, vodivý kanál je uzavretý a trubica SIC MOS je vypnutá.

Funkcia: Riadiaca funkcia brány je ako spínač kohútikov, ktorý dokáže presne upraviť veľkosť a vypnutie toku vody (prúd), čím sa zabezpečuje, že trubica SIC MOS pracuje stabilne a spoľahlivo v rôznych aplikáciách obvodu.

Analýza dôvodov, prečo je brána ľahko poškodená

Mechanizmus pôsobenia kondenzátora Millera

V dôsledku faktorov, ako je šírka polysilikónu, šírka kanála a výkopy, hrúbka vrstvy oxidu G-pól, dopingový profil PN, SIC MOS trubice budú generovať parazitickú kapacitu, medzi ktorými hrá dôležitú úlohu kľúčový kondenzátor MILLER CGGD. CGD nie je konštantný, rýchlo sa zmení so zmenou napätia medzi bránou a odtokom

Keď je náhle zapnutá trubica MOS na vysokej strane, odtokové napätie nízko-bočnej mosovej trubice sa okamžite zvýši. V tejto dobe sa na Millerovom kondenzátore s nízkou stratou MOS trubice vynásobí rýchlosť zmeny napätia vynásobený rýchlosťou zmeny napätia. Ak je brána otvorená, tento prúd môže nabíjať iba kondenzátor CGS nižšie, čo spôsobí náhle zvýšenie napätia brány. Keď napätie brány prekročí napätie brány vth trubice MOS, mos trubica je náchylná na nesprávnu konštrukciu a dlhodobá nesprávna konštrukcia poškodí bránu.

Príklady problémov spôsobených parazitickou kapacitou

V obvode nevlastného mostíka, keď je zapnutá jedna mosová trubica, kvôli existencii kapacity Millera ovplyvní bránu inej mosovej trubice. Napríklad v aplikácii prepínania napájania napájania v dôsledku účinku kapacity Millera sa napätie brány neobvykle stúpa, presahuje rozsah napätia brány a nakoniec spôsobuje rozpad a poškodenie brány, čím sa celé napájacie napájanie nedokáže normálne pracovať.

Zdroje prepätia vo vonkajších obvodoch

Prepätie vo vonkajších obvodoch môže byť spôsobené rôznymi dôvodmi, ako sú údery blesku, kolísanie výkonovej mriežky, prepínanie indukčných zaťažení atď. Bleskové štrajky môžu generovať okamžité vysokorovné impulzy, ktoré sa môžu prenášať do SIC MOM trubice cez elektrickú lambu alebo signálne vedenie.

Keď sa kolíše výkonová mriežka, náhle zvýšenie napätia bude tiež predstavovať hrozbu pre trubicu SIC MOS.

Ak sa náhle odpojí induktívne zaťaženie (ako sú motory, transformátory atď.), Vytvorí sa zadná elektromotívna sila, ktorá vytvorí veľmi vysoký napätie. Tieto prevody môžu byť prenášané do brány trubice SIC MOS cez obvod, čo spôsobí jej poškodenie.

Princíp poškodenia brány prepätím

Keď napätie na bráne prekročí jeho menovité vydrhnutie napätia, oxid brány sa rozpadne, čo vedie k zníženiu izolačného výkonu medzi bránou a kanálom alebo dokonca skratom; To spôsobí, že brána stratí kontrolu nad kanálom a trubica SIC MOS nebude fungovať správne. V závažných prípadoch to spôsobí trvalé poškodenie zariadenia

Prepätie môže tiež spôsobiť tepelné účinky vo vnútri brány, čo spôsobí prudké zvýšenie teploty materiálu brány, čo spôsobí zhoršenie výkonu materiálu a ďalej zhoršuje poškodenie brány

Charakteristiky prevádzkovej teploty skúmaviek SIC MOS

Aj keď trubice SIC MOS majú dobrý vysoký teplo, ich parametre výkonnosti sa stále zmenia vo vysokoteplotných prostrediach. Keď sa teplota zvyšuje, zvýši sa rezistencia na trubicu SIC MOS, rýchlosť prepínania sa zníži a prienik sa zvýši. Zmeny v týchto parametroch zvýšia spotrebu energie zariadenia, generujú viac tepla a ďalej zhoria zvýšenie teploty.

Ak teplota prekročí určitý limit, ovplyvní materiál a štruktúru brány, čím sa zníži spoľahlivosť brány

Vplyv vysokej teploty na materiál a štruktúru brány

Vysoká teplota zníži výkon izolačného materiálu brány, čo vedie k zníženiu izolačného odporu medzi bránou a kanálom, čím sa zvýši riziko úniku. Vysoká teplota môže tiež spôsobiť tepelné rozšírenie kovového materiálu brány, čo spôsobuje uvoľnenie alebo zlomenie spojenia medzi bránou a ostatnými komponentmi, čo ovplyvňuje normálnu činnosť brány.

V niektorých scenároch aplikácie s vysokou teplotou, ako je napríklad elektronické vybavenie v motorovom priestore automobilu, je trubica SIC MOS vo vysokoteplotnom prostredí po dlhú dobu a pravdepodobnosť poškodenia brány sa výrazne zvýši.

Vady výrobného procesu

Bežné problémy s výrobným procesom

Počas výrobného procesu skúmaviek SIC MOS sa môžu vyskytnúť určité defekty procesu, ako sú dierky vo vrstve oxidu brány, kontaminácia nečistôt, fotolitografická odchýlka atď.; Tieto defekty spôsobia nerovnomernú hrúbku vrstvy oxidu brány a nadmernú silu miestneho elektrického poľa, čím sa zníži schopnosť brány odolávať napätia.

Kontaminácia nečistoty môže zmeniť elektrické vlastnosti materiálu brány a ovplyvniť normálnu činnosť brány. Fotolitografická odchýlka môže spôsobiť nedostatočnú rozmerovú presnosť brány, ktorá ovplyvňuje konzistentnosť výkonu zariadenia.

Ako defekty procesu spôsobujú poškodenie brány

Pintoly vo vrstve oxidu brány sa stanú kanálmi úniku pre prúd. Keď prúd prechádza cez dierky, vytvorí sa miestne zahrievanie, čo spôsobí ďalšie poškodenie oxidovej vrstvy.

Kontaminácia nečistôt zmení odpor materiálu brány, ovplyvní rozdelenie elektrického poľa brány a zvýši riziko rozpadu brány.

Nevýrazná veľkosť brány spôsobená fotolitografickou odchýlkou ​​spôsobí rozdiely v výkone brány rôznych zariadení. V praktických aplikáciách sú brány so zlým výkonom náchylnejšie na poškodenie.

Úvod do základného pracovného princípu

SMBJ1505CA je vysoko účinné zariadenie na ochranu obvodov a jeho pracovný princíp je založený na lavínovom rozpadovom účinku križovatky PN. Keď napätie naprieč televízormi prekročí svoje rozkladné napätie, televízory sa rýchlo zapne a zovrie prepätie na nižšej úrovni, čím chránia chránené zariadenie pred nárazom nadmerného napätia. V okruhu sú televízory zvyčajne spojené paralelne s bránou chránenej trubice SIC MOS. Ak dôjde k prechodnému prepätiu, televízory budú reagovať vo veľmi krátkom čase (zvyčajne nanosekundy) a obídiť prepätie na zem, takže napätie brány zostane v bezpečnom rozsahu.

SMBJ1505CA Prechodná supresia Diódy je špeciálne navrhnutá na ochranu brány trubice SIC MOS. Jeho napätie vpred je zvyčajne nastavené na približne 15 V a spätné rozkladné napätie je nastavené na približne -5 V. Takéto nastavenie napätia sa môže zhodovať s rozsahom prevádzkového napätia brány v trubici SIC MOS, čím účinne chráni bránu pred poškodením dopredu a spätne prevody. Táto dióda má charakteristiky rýchleho času odozvy, nízky dynamický odpor a vysokú toleranciu výkonu impulzov. Čas rýchlej odozvy môže zabezpečiť včasnú akciu v okamihu prepätia, nízky dynamický odpor môže urobiť upínacie napätie čo najbližšie k rozkladnému napätiu a vysoká tolerancia výkonu impulzov zaisťuje, že dióda nebude poškodená, keď je vystavená impulzom s veľkým prúdom

Dôvody použitia SMBJ1505CA

Zabráňte kolísaniu napätia brány spôsobené presluchom

V aplikáciách, ako sú napríklad obvody s polovičným mostíkom, prepínanie modulu SIC MOS trubice spôsobí kolísanie napätia zdroja brány prepínača iného modulu, to znamená problém s krížmi. Pozitívne presluch môže spôsobiť, že napätie brány bude pozitívne stúpať, a ak presahuje prahovú hodnotu, spôsobí falošné otvorenie; Negatívny presluch môže negatívne zvýšiť napätie brány a prekročenie limitu tolerancie tolerancie záporného napätia spôsobí rozpad brány. Prechodná dióda supresie SMBJ1505CA môže účinne potlačiť kolísanie napätia brány spôsobené Crosstalk. Keď napätie brány stúpa alebo klesá neobvykle, televízory sa rýchlo zapnú a upustia napätie v bezpečnom dosahu, aby sa zabránilo nepravdivému otvoru a rozkladu brány.

Riešenie hrozby prechodného prepätia

Ako je uvedené vyššie, vo vonkajšom obvode existujú rôzne prechodné hrozby prepätia, ako sú prevody generované údermi bleskov, kolísaniami výkonovej mriežky a indukčným spínačom zaťaženia. Tieto prevody môžu okamžite prekročiť odolávanie napätia brány trubice SIC MOS, čo spôsobí ireverzibilné poškodenie brány.

Prechodné potlačenie diódy môžu rýchlo reagovať v okamihu prepätia, obmedziť prepätie v bezpečnom rozsahu, poskytujú spoľahlivú ochranu brány SIC MOS trubice a zabezpečiť, aby zariadenie fungovalo normálne v drsnom elektrickom prostredí.

Výhody pridávania prechodných potlačenia diód

Presadením prepätia a presluchov môžu prechodné supresné diódy účinne znížiť elektrické napätie na bráne a znížiť riziko poškodenia brány, čím sa zlepší spoľahlivosť a stabilita brány sic mos rúr. Pomáha to predĺžiť služobnú životnosť skúmaviek SIC MOS, znižuje výskyt porúch zariadenia a zlepšuje spoľahlivosť celého systému obvodu.

V oblastiach priemyselnej automatizácie, elektroniky energie atď. Spoľahlivosť a stabilita zariadenia sú rozhodujúce. Použitie prechodných potlačenia diód na ochranu brány môže zaistiť dlhodobú stabilnú prevádzku zariadenia a znížiť náklady na údržbu.