Перегляди: 0 Автор: Редактор сайтів Час публікації: 2025-04-10 Початковий: Ділянка
Мислення та вирішення проблеми воріт SIC MOS Tube
Як новий тип силового напівпровідникового пристрою, трубка SIC MOS широко використовується в нових енергетичних транспортних засобах, фотоелектриках, розумних сітках та інших галузях в останні роки з зрілості технології. Він має значні переваги, такі як швидка швидкість перемикання, низька стійкість та висока температура, і поступово стала потужною заміною традиційних пристроїв на основі кремнію.
Приймаючи нові енергетичні транспортні засоби, як приклад, трубки SIC MOS використовуються в бортових інверторингах для підвищення ефективності перетворення потужності, зменшення втрат енергії та, таким чином, збільшують круїзний діапазон автомобіля. У фотоелектричному полі фотоелектричні інвертори, що використовують трубки SIC MOS, можуть досягти більш високої щільності потужності та ефективності конверсії, зменшуючи системні витрати.
Важливість вивчення проблеми воріт
В якості ключового контрольного кінця трубки SIC MOS його продуктивність та надійність безпосередньо впливають на робочу стабільність та життя всього пристрою. Після пошкодження ворота трубка SIC MOS не буде працювати належним чином, внаслідок чого відмова від усієї системи ланцюга; Як новий тип силового напівпровідникового пристрою, SIC MOS Tube широко використовується в нових енергетичних транспортних засобах, фотоелектриках, розумних сітках та інших галузях з зрілістю технології в останні роки. Він має значні переваги, такі як швидка швидкість перемикання, низька стійкість та висока температура, і поступово стала потужною заміною традиційних пристроїв на основі кремнію.
Огляд структури процесу мікросхеми
Структура процесу мікросхеми SIC MOS трубки в основному включає підкладку, епітаксіальний шар, джерело, злив, ворота та ізоляційний шар. Серед них підкладка зазвичай виготовляється з кремнієвого карбідного матеріалу, який має характеристики високої теплопровідності та високої сили електричного поля, що забезпечує хорошу фізичну підтримку та електричну основу для пристрою. Епітаксіальний шар росте на підкладці і використовується для точного управління електричними параметрами пристрою.
Джерело та злив розташовані з обох боків мікросхеми, які є вхідними та вихідними кінцями струму. Ворота відокремлюють від каналу ізоляційним шаром. Провідність та відсічення каналу керуються застосуванням напруги, тим самим усвідомлюючи регулювання струму. Ізоляційний шар зазвичай виготовляється з матеріалів, таких як діоксид кремнію, а його якість та товщина мають важливий вплив на продуктивність воріт.
|
|
Положення та функція воріт у мікросхемі
ПОЗИЦІЯ: Ворота розташована між джерелом і стоком, і тісно примикає до каналу через ізоляційний шар. Основна його функція полягає у контролі провідності каналу через ефект електричного поля та досягнення точного контролю провідності та відключення трубки SIC MOS. Коли до воріт застосовується позитивна напруга, в каналі індукуються електрони, утворюючи електропровідний канал, який вмикається на трубці SIC MOS; Коли напруга воріт дорівнює нулю, електрони в каналі зникають, канал провідний канал закритий, а трубка Sic MOS вимкнена.
Функція: Функція управління воротами схожа на перемикач крана, який може точно відрегулювати розмір і вмикання потоку води (струм), гарантуючи, що трубка SIC MOS стабільно і надійно працює в різних схемах.
Аналіз причин, чому ворота легко пошкоджуються
Механізм дії конденсатора Міллера
Завдяки таким факторам, як ширина полісилікону, ширина каналу та траншеї, товщина шару оксиду G-полюса, допінг-профіль PN, трубки SIC MOS генеруватимуть паразитарну ємність, серед яких ключовий конденсатор Miller CGD відіграє важливу роль. CGD не є постійним, він швидко зміниться зі зміною напруги між воротами та стоком
Коли раптово увімкнено трубку MOS з високою стороною, напруга зливної трубки з низькою стороною миттєво збільшиться. У цей час на конденсаторі Міллера буде генерується струм з розміром ємності Міллера, помноженою на швидкість зміни напруги. Якщо ворота відкрита, цей струм може зарядити лише конденсатор CGS внизу, що призведе до того, що напруга воріт раптово зросте. Коли напруга воріт перевищує напругу лінії воріт Vth MOS-трубки, трубка MOS схильна до неправильної проводки, а довгострокова неправильна прокладка пошкодить ворота.
Приклади проблем, спричинених паразитарною ємністю
У ланцюзі напівмостуль, коли ввімкнено одну трубку MOS, через існування ємності Міллера, це вплине на ворота іншої трубки MOS. Наприклад, у додатку комутаційного живлення, що завдяки ефекту ємності Міллера, напруга воріт аномально піднімається, перевищує діапазон напруги воріт і врешті -решт спричиняє розбиття та пошкодження воріт, що робить весь джерело живлення комутації не в змозі працювати нормально.
Джерела перенапруги у зовнішніх схемах
Перенапруга у зовнішніх схемах може бути викликана різноманітними причинами, такими як удари блискавки, коливання потужної мережі, перемикання операцій індуктивних навантажень тощо. Блискавки можуть генерувати миттєві імпульси високої напруги, які можуть бути передані в трубку SIC MOS через лінію електроенергії або сигналу.
Коли сітка потужності коливається, раптове збільшення напруги також становитиме загрозу для трубки SIC MOS.
Коли індуктивне навантаження (наприклад, двигуни, трансформатори тощо) раптово відключається, буде створена електромотивна сила, що утворює дуже високий шип напруги. Ці перенапруги можуть передаватися до воріт трубки SIC MOS через ланцюг, завдаючи пошкодження.
Принцип пошкодження воріт шляхом перенапруження
Коли напруга на затворах перевищує його номінальну напругу, оксид затвора зламається, що призведе до зменшення продуктивності ізоляції між воротами та каналом, або навіть коротким замиканням; Це призведе до того, що ворота втратить свій контроль над каналом, а трубка SIC MOS не буде працювати належним чином. У важких випадках це призведе до постійного пошкодження пристрою
Перенапруга також може спричинити теплові ефекти всередині воріт, внаслідок чого температура матеріалу воріт різко зростає, внаслідок чого продуктивність матеріалу погіршується, і ще більше посилює пошкодження воріт
Робочі характеристики температури труб SIC MOS
Незважаючи на те, що труби SIC MOS мають хороші високотемпературні показники, їхні параметри продуктивності все одно змінюватимуться у високотемпературних середовищах. У міру підвищення температури на стійкість трубки SIC MOS збільшиться, швидкість перемикання зменшиться, а струм витоку збільшиться. Зміни в цих параметрах збільшать споживання електроенергії пристрою, генеруватимуть більше тепла та ще більше посилять підвищення температури.
Коли температура перевищує певну межу, це вплине на матеріал та структуру воріт, знижуючи надійність воріт
Вплив високої температури на матеріал та структуру воріт
Висока температура знизить продуктивність ізоляційного матеріалу воріт, що призведе до зниження опору ізоляції між воротами та каналом, збільшуючи ризик витоку. Висока температура також може спричинити теплове розширення металевого матеріалу воріт, що спричиняє з'єднання між воротами та іншими компонентами, що впливають або розбиваються, впливаючи на нормальну роботу воріт.
У деяких високотемпературних сценаріях застосування, таких як електронне обладнання в моторному відсіку автомобіля, трубка SIC MOS знаходиться у високотемпературному середовищі тривалий час, і ймовірність пошкодження воріт значно збільшується.
Дефекти виробничих процесів
Загальні проблеми з виробничим процесом
Під час виробничого процесу труб SIC MOS може виникнути деякі дефекти процесу, такі як шпильки в шарі оксиду воріт, забруднення домішки, відхилення фотолітографії тощо; Ці дефекти спричинить нерівну товщину шару оксиду воріт та надмірну міцність місцевого електричного поля, тим самим зменшуючи можливість витримки напруги воріт.
Забруднення домішки може змінити електричні властивості матеріалу воріт і впливати на нормальну роботу воріт. Відхилення фотолітографії може спричинити недостатню розмірну точність воріт, що впливає на послідовність продуктивності пристрою.
Як дефекти процесу спричиняють пошкодження воріт
Шоули в оксидному шарі стану стануть каналами витоку для струму. Коли струм проходить через шпильки, буде генеруватися локальне нагрівання, що спричиняє подальше пошкодження оксидного шару.
Забруднення домішки змінить опір матеріалу воріт, вплине на розподіл електричного поля воріт та збільшить ризик розбиття воріт.
Невідповідний розмір воріт, спричинений відхиленням фотолітографії, спричинить відмінності в продуктивності воріт різних пристроїв. У практичних програмах ворота з низькою продуктивністю більш чутливі до пошкодження.
Вступ до основного принципу роботи
SMBJ1505CA - це високоефективний пристрій захисту ланцюга, а його принцип роботи заснований на ефекті розбиття лавини на перехід PN. Коли напруга по телевізору перевищує його напругу розбиття, телевізори швидко вмикають і затискають перенапруження на нижньому рівні, тим самим захищаючи захищений пристрій від впливу надмірної напруги. У ланцюзі телевізори зазвичай з'єднані паралельно з воротами захищеної трубки SIC MOS. Коли відбувається перевищення перенапруги, телевізори будуть реагувати за дуже короткий час (як правило, наносекунди) і обходять перенапруження на землю, так що напруга воріт залишається в безпечному діапазоні.
SMBJ1505CA перехідний діод придушення спеціально розроблений для захисту воріт SIC MOS. Її напруга вперед, зазвичай встановлюється приблизно на 15 В, а напруга зворотного розбиття встановлюється приблизно на -5 В. Таке налаштування напруги може відповідати діапазону операційної напруги затвора трубки SIC MOS, ефективно захищаючи ворота від пошкодження вперед та зворотні перенапруження. Цей діод має характеристики швидкого часу відгуку, низької динамічної стійкості та високої толерантності до імпульсу. Швидкий час реакції може забезпечити своєчасну дію в момент перенапруги, низький динамічний опір може зробити затискаючу напругу якомога ближче до напруги розбиття, а висока толерантність до потужності імпульсу забезпечує, що діод не буде пошкоджений, коли піддається великим імпульсам струму
Причини використання SMBJ1505CA
Запобігти коливанням напруги воріт, спричиненими перехресними перехрестями
У таких програмах, як напівмозові ланцюги, дію перемикання модуля трубки SIC MOS спричинить коливання напруги джерела воріт-джерела перемикача іншого модуля, тобто проблему з перехрестями. Позитивна перехрестя може призвести до того, що напруга воріт зросте позитивно, і якщо вона перевищить поріг, це спричинить помилкове відкриття; Негативна перехрестя може негативно збільшити напругу затвора, а перевищення негативної межі толерантності до напруги спричинить розбиття воріт. Перехідний діод SMBJ1505CA може ефективно придушити коливання напруги затвора, спричинену перехрестям. Коли напруга воріт піднімається або падає ненормально, телевізори швидко увімкнуть і затискають напругу в безпечному діапазоні, щоб запобігти помилковому відкриттю та розбиттю воріт.
Робота із загрозою тимчасового перенапруги
Як було сказано вище, у зовнішньому ланцюзі існують різні перехідні загрози перенапруги, такі як перенапруження, що генеруються за допомогою ударів блискавки, коливання потужної мережі та індуктивні вимикачі навантаження. Ці перенапруження можуть миттєво перевищувати протистояння напруги воріт труб Sic MOS, що спричиняє незворотну шкоду воріт.
Тимчасові придушення діодів можуть швидко реагувати в момент перенапруги, обмежити перенапруження в безпечному діапазоні, забезпечити надійний захист воріт труб SIC MOS та забезпечити, щоб пристрій працює нормально в суворих електричних середовищах.
Переваги додавання перехідних придушення діодів
Пригнічуючи перенапругу та перехресну перехресну, перехідні діоди придушення можуть ефективно зменшити електричний напруження на ворота та зменшити ризик пошкодження воріт, тим самим підвищуючи надійність та стабільність воріт труб SIC MOS. Це допомагає продовжити термін служби труб SIC MOS, зменшити виникнення збоїв обладнання та підвищити надійність усієї системи ланцюга.
У галузях промислової автоматизації, електроніки тощо, надійність та стабільність обладнання мають вирішальне значення. Використання перехідних діодів придушення для захисту воріт може забезпечити довгострокову стабільну роботу обладнання та зменшити витрати на обслуговування.
