Pamje: 0 Autori: Redaktori i faqes Publikoni Koha: 2025-04-10 Origjina: Sit
Duke menduar dhe zgjidhur problemin e portës së tubit sic mos
Si një lloj i ri i pajisjes gjysmëpërçuese të energjisë, tubi sic MOS është përdorur gjerësisht në automjete të reja energjetike, fotovoltaikë, rrjete inteligjente dhe fusha të tjera vitet e fundit me pjekurinë e teknologjisë. Ka avantazhe të konsiderueshme të tilla si shpejtësia e shpejtë e ndërrimit, rezistenca e ulët në rezistencë dhe rezistenca e lartë e temperaturës, dhe gradualisht është bërë një zëvendësues i fuqishëm për pajisjet tradicionale me bazë silikoni.
Marrja e automjeteve të reja të energjisë si shembull, tubat SIC MOS përdoren në invertorët në bord për të përmirësuar efikasitetin e konvertimit të energjisë, për të zvogëluar humbjen e energjisë dhe kështu të rrisin gamën e lundrimit të automjetit. Në fushën fotovoltaike, invertorët fotovoltaikë që përdorin tubat SIC MOS mund të arrijnë densitet më të lartë të energjisë dhe efikasitetin e konvertimit, duke zvogëluar kostot e sistemit.
Rëndësia e studimit të problemit të portës
Si fundi kryesor i kontrollit të tubit SIC MOS, performanca dhe besueshmëria e tij ndikojnë drejtpërdrejt në stabilitetin e punës dhe jetën e të gjithë pajisjes. Pasi të dëmtohet porta, tubi sic MOS nuk do të funksionojë siç duhet, duke rezultuar në dështimin e të gjithë sistemit të qarkut; Si një lloj i ri i pajisjes gjysmëpërçuese të energjisë, tubi sic MOS është përdorur gjerësisht në automjete të reja energjetike, fotovoltaikë, rrjete të zgjuara dhe fusha të tjera me pjekurinë e teknologjisë vitet e fundit. Ka avantazhe të konsiderueshme të tilla si shpejtësia e shpejtë e ndërrimit, rezistenca e ulët në rezistencë dhe rezistenca e lartë e temperaturës, dhe gradualisht është bërë një zëvendësues i fuqishëm për pajisjet tradicionale me bazë silikoni.
Pasqyrë e strukturës së procesit të çipit
Struktura e procesit të çipit të tubit SIC MOS kryesisht përfshin substratin, shtresën epitaksiale, burimin, kullimin, portën dhe shtresën izoluese. Midis tyre, substrati zakonisht është bërë nga materiali karbid silikoni, i cili ka karakteristikat e përçueshmërisë së lartë termike dhe forcës së fushës elektrike të prishjes së lartë, duke siguruar mbështetje të mirë fizike dhe themel elektrik për pajisjen. Shtresa epitaksiale rritet në substrat dhe përdoret për të kontrolluar me saktësi parametrat elektrikë të pajisjes.
Burimi dhe kullimi janë të vendosura në të dy anët e çipit, të cilat janë skajet e hyrjes dhe daljes së rrymës. Porta është e ndarë nga kanali nga një shtresë izoluese. Përcaktimi dhe ndërprerja e kanalit kontrollohen duke aplikuar tension, duke realizuar kështu rregullimin e rrymës. Shtresa izoluese zakonisht është bërë nga materiale të tilla si dioksidi i silikonit, dhe cilësia dhe trashësia e saj kanë një ndikim të rëndësishëm në performancën e portës.
|
|
Pozicioni dhe funksioni i portës në çip
Pozicioni: Porta ndodhet midis burimit dhe kullimit, dhe është afër ngjitur me kanalin përmes shtresës izoluese. Funksioni i tij kryesor është të kontrollojë përçueshmërinë e kanalit përmes efektit të fushës elektrike, dhe të arrijë kontroll të saktë të përcjelljes dhe mbylljes së tubit SIC MOS. Kur një tension pozitiv aplikohet në portë, elektronet nxiten në kanal për të formuar një kanal përçues, i cili ndizet në tubin SIC MOS; Kur tensioni i portës është zero, elektronet në kanal zhduken, kanali përçues është i mbyllur dhe tubi sic MOS është i fikur.
Funksioni: Funksioni i kontrollit të portës është si kaloni i një rubineti, i cili mund të rregullojë me saktësi madhësinë dhe hapjen e rrjedhës së ujit (rrymë), duke siguruar që tubi sic MOS të funksionojë në mënyrë të qëndrueshme dhe të besueshme në aplikime të ndryshme të qarkut.
Analiza e arsyeve pse porta dëmtohet lehtësisht
Mekanizmi i veprimit të kondensatorit Miller
Për shkak të faktorëve të tillë si gjerësia e polysilicon, gjerësia e kanalit dhe llogoreve, trashësia e shtresës së oksidit G-pol, profili i dopingut të kryqëzimit PN, tubat sic MOS do të gjenerojnë kapacitet parazitare, ndër të cilat kondensatori kryesor Miller CGD luan një rol të rëndësishëm. CGD nuk është konstante, do të ndryshojë me shpejtësi me ndryshimin e tensionit midis portës dhe kullimit
Kur tubi MOS i krahut të lartë papritmas ndizet, tensioni i kullimit të tubit MOS të krahut të ulët do të rritet menjëherë. Në këtë kohë, një rrymë me një madhësi të kapacitetit Miller të shumëzuar me shkallën e ndryshimit të tensionit do të gjenerohet në kondensatorin Miller të tubit MOS të krahut të ulët. Nëse porta është e hapur, kjo rrymë mund të ngarkojë vetëm kondensatorin CGS më poshtë, i cili do të bëjë që tensioni i portës të rritet papritmas. Kur tensioni i portës tejkalon tensionin e linjës së portës VTH të tubit MOS, tubi MOS është i prirur për gabim, dhe gabimi afatgjatë do të dëmtojë portën.
Shembuj të problemeve të shkaktuara nga kapaciteti parazitar
Në një qark gjysmë të urës, kur një tub MOS është i ndezur, për shkak të ekzistencës së kapacitetit të Miller, ai do të ndikojë në portën e një tubi tjetër MOS. Për shembull, në një aplikim ndërrimi të furnizimit me energji elektrike, për shkak të efektit të kapacitetit të Miller, tensioni i portës ngrihet në mënyrë anormale, duke tejkaluar gamën e tensionit të portës, dhe përfundimisht duke shkaktuar prishjen dhe dëmtimin e portës, duke e bërë të gjithë furnizimin me energji ndërruese të paaftë për të punuar normalisht.
Burimet e mbivendosjes në qarqet e jashtme
Mbingarkesa në qarqet e jashtme mund të shkaktohet nga një sërë arsyesh, të tilla si goditjet e rrufesë, luhatjet e rrjetit të energjisë, operacionet ndërruese të ngarkesave induktive, etj. Grevat e rrufesë mund të gjenerojnë pulsione të tensionit të menjëhershëm të lartë, të cilat mund të transmetohen në tubin SIC MOS përmes linjës së energjisë ose linjës së sinjalit.
Kur rrjeti i energjisë luhatet, rritja e papritur e tensionit do të paraqesë edhe një kërcënim për tubin SIC MOS.
Kur ngarkesa induktive (siç janë motorët, transformatorët, etj.) Papritmas do të shkëputet, do të gjenerohet një forcë elektromotore e pasme, duke formuar një goditje të tensionit shumë të lartë. Këto mbivendosje mund të transmetohen në portën e tubit SIC MOS përmes qarkut, duke shkaktuar dëme në të.
Parimi i dëmtimit të portës nga mbitensioni
Kur voltazhi në portë tejkalon tensionin e tij të vlerësuar, i ballë tensionit, oksidi i portës do të prishet, duke rezultuar në një ulje të performancës së izolimit midis portës dhe kanalit, apo edhe një qark të shkurtër; Kjo do të bëjë që porta të humbasë kontrollin e saj mbi kanalin, dhe tubi sic MOS nuk do të funksionojë siç duhet. Në raste të rënda, do të shkaktojë dëme të përhershme të pajisjes
Mbingarkesa gjithashtu mund të shkaktojë efekte termike brenda portës, duke bërë që temperatura e materialit të portës të rritet ndjeshëm, duke bërë që performanca e materialit të përkeqësohet, dhe të përkeqësojë më tej dëmtimin e portës
Karakteristikat e temperaturës operative të tubave SIC MOS
Megjithëse tubat SIC MOS kanë performancë të mirë të temperaturës së lartë, parametrat e tyre të performancës do të ndryshojnë akoma në mjediset me temperaturë të lartë. Ndërsa temperatura rritet, rezistenca e tubit SIC MOS do të rritet, shpejtësia e ndërrimit do të ulet dhe rryma e rrjedhjes do të rritet. Ndryshimet në këto parametra do të rrisin konsumin e energjisë së pajisjes, do të gjenerojnë më shumë nxehtësi dhe përkeqësojnë më tej rritjen e temperaturës.
Kur temperatura tejkalon një kufi të caktuar, ajo do të ndikojë në materialin dhe strukturën e portës, duke zvogëluar besueshmërinë e portës
Ndikimi i temperaturës së lartë në materialin dhe strukturën e portës
Temperatura e lartë do të zvogëlojë performancën e materialit izolues të portës, duke rezultuar në një ulje të rezistencës së izolimit midis portës dhe kanalit, duke rritur rrezikun e rrjedhjes. Temperatura e lartë gjithashtu mund të shkaktojë zgjerim termik të materialit metalik të portës, duke bërë që lidhja midis portës dhe përbërësve të tjerë të lirohet ose prishet, duke ndikuar në funksionimin normal të portës.
Në disa skenarë të aplikimit me temperaturë të lartë, të tilla si pajisjet elektronike në ndarjen e motorit të një makine, tubi SIC MOS është në një mjedis me temperaturë të lartë për një kohë të gjatë, dhe probabiliteti i dëmtimit të portës është rritur ndjeshëm.
Defektet e procesit të prodhimit
Problemet e zakonshme të procesit të prodhimit
Gjatë procesit të prodhimit të tubave SIC MOS, mund të ndodhin disa defekte të procesit, siç janë pikat e pinet në shtresën e oksidit të portës, ndotjen e papastërtisë, devijimin e fotolitografisë, etj.; Këto defekte do të shkaktojnë trashësi të pabarabartë të shtresës së oksidit të portës dhe forcën e tepërt të fushës elektrike lokale, duke zvogëluar kështu aftësinë e tensionit të portës.
Ndotja e papastërtisë mund të ndryshojë vetitë elektrike të materialit të portës dhe të ndikojë në funksionimin normal të portës. Devijimi i fotolitografisë mund të shkaktojë saktësi të pamjaftueshme dimensionale të portës, duke ndikuar në konsistencën e performancës së pajisjes.
Si defektet e procesit shkaktojnë dëmtimin e portës
Pinholes në shtresën e oksidit të portës do të bëhen kanale rrjedhjeje për rrymën. Kur rryma kalon nëpër majë, ngrohja lokale do të gjenerohet, duke shkaktuar dëme të mëtejshme të shtresës së oksidit.
Ndotja e papastërtisë do të ndryshojë rezistencën e materialit të portës, do të ndikojë në shpërndarjen e fushës elektrike të portës dhe do të rrisë rrezikun e prishjes së portës.
Madhësia e paqëndrueshme e portës së shkaktuar nga devijimi i fotolitografisë do të shkaktojë ndryshime në performancën e portës së pajisjeve të ndryshme. Në aplikimet praktike, portat me performancë të dobët janë më të ndjeshme ndaj dëmtimit.
Hyrje në Parimin Themelor të Punës
SMBJ1505CA është një pajisje shumë efikase për mbrojtjen e qarkut, dhe parimi i tij i punës bazohet në efektin e prishjes së ortekut të kryqëzimit PN. Kur voltazhi nëpër TV tejkalon tensionin e tij të prishjes, TV -të shpejt do të ndizen dhe kapin mbitensionin në një nivel më të ulët, duke mbrojtur kështu pajisjen e mbrojtur nga ndikimi i tensionit të tepërt. Në qark, TV -të zakonisht janë të lidhur paralelisht me portën e tubit të mbrojtur SIC MOS. Kur ndodh një mbingarkesë kalimtare, TV do të përgjigjen në një kohë shumë të shkurtër (zakonisht nanosekonda) dhe të anashkalojnë mbivendosjen në tokë, në mënyrë që tensioni i portës të mbetet brenda një varg të sigurt.
Dioda e shtypjes kalimtare SMBJ1505CA është krijuar posaçërisht për mbrojtjen e portës së tubit sic MOS. Tensioni i tij i prishjes përpara është vendosur zakonisht në rreth 15V dhe tensioni i prishjes së kundërt është vendosur në rreth -5V. Një vendosje e tillë e tensionit mund të përputhet me gamën e tensionit operativ të portës së tubit SIC MOS, duke mbrojtur në mënyrë efektive portën nga dëmtimi nga mbitensionet përpara dhe të kundërt. Kjo diodë ka karakteristikat e kohës së reagimit të shpejtë, rezistencës së ulët dinamike dhe tolerancës së lartë të fuqisë së pulsit. Koha e shpejtë e përgjigjes mund të sigurojë veprime në kohë në momentin e mbingarkesës, rezistenca e ulët dinamike mund ta bëjë tensionin e shtrëngimit sa më afër tensionit
Arsyet e përdorimit SMBJ1505CA
Parandaloni luhatjet e tensionit të portës të shkaktuara nga kryqëzimi
Në aplikacione të tilla si qarqet gjysmë-urë, veprimi ndërrues i modulit të tubit SIC MOS do të shkaktojë luhatjen e tensionit të burimit të portës së ndërprerës së një modul tjetër, domethënë, problemi i kryqëzimit. Kryqëzimi pozitiv mund të bëjë që tensioni i portës të rritet pozitivisht, dhe nëse tejkalon pragun, do të shkaktojë hapje të rreme; Kryqëzimi negativ mund të rrisë tensionin e portës negativisht, dhe tejkalimi i kufirit të tolerancës së tensionit negativ do të shkaktojë prishjen e portës. Dioda e shtypjes kalimtare SMBJ1505CA mund të shtypë në mënyrë efektive luhatjen e tensionit të portës të shkaktuar nga kryqëzimi. Kur tensioni i portës ngrihet ose bie në mënyrë anormale, TV -të shpejt do të ndizen dhe kapin tensionin brenda një game të sigurt për të parandaluar hapjen e rreme dhe prishjen e portës.
Ballafaqimi me kërcënimin e mbivendosjes kalimtare
Siç u përmend më lart, ekzistojnë kërcënime të ndryshme të mbivendosjes kalimtare në qarkun e jashtëm, të tilla si mbingarkesat e krijuara nga goditjet rrufe, luhatjet e rrjetit të energjisë dhe çelsat e ngarkesës induktive. Këto mbingarkesa mund të tejkalojnë menjëherë tensionin e rezistencës së portës së tubit SIC MOS, duke shkaktuar dëme të pakthyeshme në portë.
Diodat e shtypjes kalimtare mund të përgjigjen shpejt në momentin e mbingarkesës, të kufizojnë mbitensionin brenda një diapazoni të sigurt, të sigurojnë mbrojtje të besueshme për portën e tubave SIC MOS dhe të sigurojnë që pajisja të funksionojë normalisht në mjedise të ashpra elektrike.
Përfitimet e shtimit të diodave të shtypjes kalimtare
Duke shtypur mbivendosjen dhe kryqëzimin, diodat e shtypjes kalimtare mund të zvogëlojnë në mënyrë efektive stresin elektrik në portë dhe të zvogëlojnë rrezikun e dëmtimit të portës, duke përmirësuar kështu besueshmërinë dhe qëndrueshmërinë e portës së tubave SIC MOS. Kjo ndihmon në shtrirjen e jetës së shërbimit të tubave sic MOS, të zvogëlojë shfaqjen e dështimeve të pajisjeve dhe të përmirësojë besueshmërinë e të gjithë sistemit të qarkut.
Në fushat e automatizmit industrial, elektronikës së energjisë, etj., Besueshmëria dhe qëndrueshmëria e pajisjeve janë thelbësore. Përdorimi i diodave të shtypjes kalimtare për të mbrojtur portën mund të sigurojë funksionimin e qëndrueshëm afatgjatë të pajisjeve dhe të zvogëlojë kostot e mirëmbajtjes.
