思考和解決SIC MOS TUBE的大門問題
作為一種新型的電力半導體設備，SIC MOSTUBE已廣泛用於新的能量車輛，光伏，智能電網和其他領域，近年來技術的成熟度。它具有顯著的優勢，例如快速開關速度，低抗性和高溫耐藥性，並逐漸成為傳統基於矽設備的強大替代品。
以新的能量車為例，將SIC MOS管用於機上逆變器，以提高功率轉換效率，降低能源損失，從而增加車輛的巡航範圍。在光伏場中，使用SIC MOS管的光伏逆變器可以達到更高的功率密度和轉換效率，從而降低系統成本。
研究大門問題的重要性
作為SIC MOS管的關鍵控制端，其性能和可靠性直接影響整個設備的工作穩定性和壽命。一旦閘門損壞，SIC MOS管將無法正常工作，從而導致整個電路系統故障。作為一種新型的電力半導體設備，SIC MOSTUBE已廣泛用於新的能量車輛，光伏，智能電網和其他技術近年來成熟的領域。它具有顯著的優勢，例如快速開關速度，低抗性和高溫抗性，並逐漸成為傳統基於矽設備的強大替代品。
芯片過程結構的概述
SIC MOSTUBE的芯片工藝結構主要包括底物，外延層，源，排水，門和絕緣層。其中，底物通常由碳化矽材料製成，其具有高導熱性和高擊穿電場強度的特徵，為設備提供了良好的物理支撐和電氣基礎。外延層在底物上生長，用於準確控制設備的電氣參數。
源和排水都位於芯片的兩側，這是電流的輸入和輸出末端。柵極通過絕緣層與通道分開。通道的傳導和截止通過施加電壓來控制，從而實現了電流的調節。絕緣層通常由諸如二氧化矽之類的材料製成，其質量和厚度對柵極性能具有重要影響。
|
|
芯片中門的位置和功能
位置：門位於源和排水管之間，並通過絕緣層緊密地與通道相鄰。它的主要功能是通過電場效應來控制通道的電導率，並精確控制SIC MOS管的傳導和關閉。當將正壓施加到柵極上時，在通道中誘導電子形成導電通道，該通道會在SIC MOSTUBE上打開。當柵極電壓為零時，通道中的電子消失，導電通道被關閉，SIC MOS管被關閉。
功能：門的控制函數就像水龍頭的開關一樣，可以準確地調節水流的大小和開口（電流），從而確保SIC MOSTUBE在各種電路應用中穩定可靠地工作。
分析門很容易損壞的原因
米勒電容器的作用機理
由於多矽寬度，通道和溝槽寬度等因素，G-Pole氧化物層厚度，PN連接摻雜曲線，SIC MOS管將產生寄生電容，其中關鍵的磨坊主電容器CGD在其中起重要作用。 CGD不是恆定的，它將隨著柵極和排水管之間的電壓的變化而迅速變化
當高側MOS管突然打開時，低側MOS管的排水電壓將立即增加。目前，在低側MOS管的米勒電容器上將生成米勒電容尺寸乘電壓變速率的電流。如果門打開，則該電流只能為下面的CGS電容器充電，這會導致門電壓突然上升。當柵極電壓超過MOS管的柵極電壓VTH時，MOS管容易導致錯誤降低，並且長期錯誤受控會損壞柵極。
由寄生能力引起的問題的示例
在半橋電路中，由於米勒電容的存在，當一個Mos管打開時，它將影響另一個Mos Tube的門。例如，在開關電源應用中，由於米勒電容的影響，門電壓異常上升，超過了門電壓範圍，並最終導致柵極分解和損壞，使整個開關電源無法正常工作。
外部電路中過電壓的來源
外部電路中的過電壓可能是由多種原因引起的，例如雷擊，電網波動，感應載荷的切換操作等。雷擊可以通過電力線或信號線產生瞬時的高壓脈衝，這些觸點可能會產生瞬時的高壓脈衝。
當電網波動時，電壓的突然增加也會對SIC MOSTUBE構成威脅。
當電感載荷（例如電動機，變壓器等）突然斷開時，將產生背部電動力，形成非常高的電壓尖峰。這些過電壓可以通過電路傳輸到SIC MOS管的門，從而造成損壞。
通過過電壓損壞門的原理
當門上的電壓超過其額定電壓時，柵極氧化物將分解，從而導致柵極和通道之間的絕緣性能降低，甚至是短路。這將導致大門失去對通道的控制，而SIC MOS管將無法正常工作。在嚴重的情況下，它將對設備造成永久性損壞
過電壓也可能導致門內部的熱效應，從而導致門材料的溫度急劇上升，從而導致材料的性能惡化，並進一步加劇對門的損害
SIC MOS管的工作溫度特徵
儘管SIC MOS管具有良好的高溫性能，但它們的性能參數仍會在高溫環境中發生變化。隨著溫度的升高，SIC MOS管的抗性將增加，開關速度將降低，並且洩漏電流將增加。這些參數的變化將增加設備的功耗，產生更多的熱量，並進一步加劇溫度升高。
當溫度超過一定極限時，它將影響門的材料和結構，從而降低門的可靠性
高溫對柵極材料和結構的影響
高溫將降低門的絕緣材料的性能，從而降低門和通道之間的絕緣耐藥性，從而增加洩漏的風險。高溫還可能導致門金屬材料的熱膨脹，從而導致門與其他組件之間的連接鬆動或破裂，從而影響門的正常操作。
在某些高溫應用方案中，例如汽車發動機室中的電子設備，SIC MOSTUBE長期存在於高溫環境中，並且對柵極損壞的可能性顯著增加。
製造過程缺陷
常見的製造過程問題
在SIC MOS管的製造過程中，可能會出現一些過程缺陷，例如門氧化物層中的針孔，雜質污染，光刻偏差等；這些缺陷將導致門氧化物層的厚度不均勻，並過多的局部電場強度，從而降低了門的承受電壓能力。
雜質污染可能會改變柵極材料的電氣特性，並影響門的正常操作。光刻偏差可能會導致門的尺寸準確性不足，從而影響設備的性能一致性。
過程缺陷如何導致門損壞
門氧化物層中的針孔將成為電流的洩漏通道。當電流通過針孔時，將產生局部加熱，從而進一步損壞氧化物層。
雜質污染將改變柵極材料的電阻率，影響門的電場分佈，並增加柵極故障的風險。
由光刻偏差引起的柵極大小不一致將導致不同設備的門性能差異。在實際應用中，性能差的門更容易受到損害。
基本工作原則簡介
SMBJ1505CA 是一種高效的電路保護設備，其工作原理基於PN連接的雪崩故障效應。當電視上的電壓超過其故障電壓時，電視將迅速打開並夾緊較低級別的過電壓，從而保護受保護的設備免受過度電壓的影響。在電路中，電視通常與受保護的SIC Mos Tube的門並行連接。當發生瞬態過電壓時，電視將在很短的時間內（通常是納秒）響應，並繞過地面的過電壓，以使柵極電壓保持在安全範圍內。
SMBJ1505CA 瞬態抑制二極管二極管是專門設計用於SIC MOS TUBE柵極保護的。其正向故障電壓通常設置為約15V，反向故障電壓設置為約-5V。這樣的電壓設置可以與SIC MOS管的門操作電壓範圍相匹配，從而有效地保護門免受向前和反向過電壓的傷害。該二極管具有快速響應時間，低動態電阻和高脈衝功率耐受性的特徵。快速響應時間可以確保在過電壓時及時動作，低動態電阻可以使夾緊電壓盡可能接近擊穿電壓，並且高脈衝功率耐受性可確保在受到大電流脈衝時不會受到損壞
使用的原因 SMBJ1505CA
防止由串擾引起的閘門電壓波動
在諸如半橋電路之類的應用中，SIC MOSTUBE模塊的開關動作將導致另一個模塊開關的柵極源電壓波動，即串擾問題。正串擾可能會導致門電壓積極升高，如果超過閾值，它將導致錯誤的開口；負串擾可能會對柵極電壓增加負數，超過負電壓公差極限將導致門故障。 SMBJ1505CA瞬態抑制二極管可以有效抑制由串擾引起的柵極電壓波動。當門電壓升高或異常下降時，電視將迅速打開並固定在安全範圍內的電壓，以防止錯誤的打開和門故障。
處理瞬態過電壓的威脅
如上所述，外部電路中存在各種瞬態過電壓威脅，例如雷擊，電網波動和電感載荷開關產生的過電壓。這些過電壓可能會立即超過SIC MOSTUBE門的承受電壓，從而導致門不可逆的損壞。
瞬態抑制二極管可以在過電壓時迅速響應，限制在安全範圍內的過電壓，為SIC MOS管的門提供可靠的保護，並確保設備在嚴酷的電氣環境中正常工作。
添加瞬態抑制二極管的好處
通過抑製過電壓和串擾，瞬態抑制二極管可以有效地減少柵極上的電應力並降低門損傷的風險，從而提高SIC MOS管柵極的可靠性和穩定性。這有助於延長SIC MOS管的使用壽命，減少設備故障的發生，並提高整個電路系統的可靠性。
在工業自動化，電力電子等領域，設備的可靠性和穩定性至關重要。使用瞬態抑制二極管保護門可以確保設備的長期穩定操作並降低維護成本。
