ویژگی بازیابی معکوس دیود چگونه باید در مدل منعکس شود؟

 0020-40946 حلقه گیره، 8 اینچی SNNF، AL

سیستم های برق نیمه پل، پل کامل و LLC، و همچنین ماسفت های قدرت اصلی سیستم های کنترل موتور، سوئیچ های چرخ آزاد برای مبدل های باک سنکرون، و سوئیچ های یکسوسازی همزمان ثانویه، تحت یک فرآیند بازیابی جریان معکوس برای دیودهای انگلی قرار می گیرند. ویژگی های ضعیف بازیابی معکوس دیود بدنه سرب ماسفت برقی منجر به افزایش افت سوئیچینگ دیود می شود که باعث کاهش راندمان سیستم می شود و در عین حال زنگ بالایی ایجاد می کند که بر روی ایمن تأثیر می گذارد. عملکرد ماسفت قدرت ویژگی بازیابی معکوس چگونه باید در مدل در نظر گرفته شود؟ بیایید امروز در مورد آن بحث کنیم.

0020-25279 8«حلقه گیره

مکانیزم بازیابی جهت دیود II

هنگامی که دیود بدنه با یک VF ولتاژ رو به جلو اعمال می شود، ولتاژ رو به جلو میدان الکتریکی داخلی اتصال PN را ضعیف می کند، حرکت رانش ضعیف می شود، حرکت انتشار افزایش می یابد و تعادل دینامیکی انتشار و رانش مختل می شود. در نتیجه، حفره ها (پلیسون ها) در ناحیه P به سمت ناحیه N و الکترون ها (پلیسون ها) در ناحیه N به سمت ناحیه P جریان می یابند. الکترون‌هایی که وارد ناحیه P و حفره‌هایی که وارد ناحیه N می‌شوند، به‌ترتیب پسران کمی از ناحیه می‌شوند. بنابراین، تعداد پسرهای کمتری در نواحی P و N نسبت به عدم وجود ولتاژ اعمال شده، وجود دارد و به این چند پسر اضافی، چند تن نامتعادل می گویند.

این فرکرون های غیرتعادلی در مناطق N و P توسط اختلاف غلظت در طول انباشتگی پخش می شوند. با در نظر گرفتن سوراخ ها به عنوان مثال، توزیع غلظت حفره در ناحیه N ایجاد می شود، با بیشترین غلظت در نزدیکی لبه اتصال و کوچکتر، دورتر از محل اتصال. هرچه جریان رو به جلو بزرگتر باشد، تعداد سوراخ های ذخیره شده بیشتر و گرادیان توزیع غلظت بیشتر می شود. انتشار الکترون ها در ناحیه P مشابه است و نمودار زیر توزیع بارهای ذخیره شده در دیود را نشان می دهد. پدیده تجمع حامل اقلیت غیرتعادلی در طول هدایت رو به جلو اغلب به عنوان اثر ذخیره بار نامیده می شود.

هنگامی که یک ولتاژ معکوس به دیود بدنه اعمال می شود، الکترون های ذخیره شده در ناحیه P و حفره های ذخیره شده در ناحیه N بلافاصله ناپدید نمی شوند، اما به تدریج به دو طریق کاهش می یابند:

الف تحت عمل میدان الکتریکی معکوس، الکترون‌های ناحیه P به ناحیه N و حفره‌های ناحیه N به ناحیه P کشیده می‌شوند و جریان رانش معکوس را تشکیل می‌دهند.

ب نوترکیبی با اکثر حامل ها. فرآیند بازیابی معکوس دیود در طول فرآیند تبدیل سوئیچینگ اساساً توسط اثر ذخیره شارژ ایجاد می شود و زمان بازیابی معکوس زمان لازم برای ناپدید شدن شارژ ذخیره شده است.

مدار تست دو پالس

0200-09315 HChuck، ESC Cover Ring، سرامیک

تست دو پالس یک روش آزمایشی است که به طور گسترده در شناسایی اجزای سوئیچینگ قدرت مانند MOSFET و IGBT استفاده می شود. این تست نه تنها ویژگی های سوئیچینگ اجزای هدف را ارزیابی می کند، بلکه ویژگی های بازیابی معکوس دیودهای بازیابی سریع (FRD) مورد استفاده در ارتباط با دیودهای بدنه و IGBT ها را نیز ارزیابی می کند. بنابراین ارزیابی مدارهایی که به دلیل ویژگی های بازیابی معکوس در هنگام روشن شدن باعث تلفات می شوند بسیار مفید است. نمودار مدار پایه برای آزمایش دو پالس در زیر نشان داده شده است.

در این مدار، سمت بالا لوله آزمایش دیود و سمت پایین ماسفت برای رانندگی است و کار اصلی تست دو پالس را می توان به سه نوع (1)، (2) و (3) تقسیم کرد. . هنگامی که ولتاژ پالسر به عنوان VPulse تعریف می شود، جریانی که از سلف می گذرد IL است و ولتاژ DUT VDD است. هنگامی که عملیات در حالت (1) است، ماسفت در حالت روشن است. مسیر فعلی: منبع تغذیه → اندوکتانس Ls → اندوکتانس L → ماسفت → منبع تغذیه. در این زمان سلف L تجمع می یابد. هنگامی که عملیات در حالت (2) است، ماسفت خاموش می شود (I=0A)، بنابراین مسیر فعلی به این صورت است: سلف L→ دیود یک مدار بسته را تشکیل می دهد و تبدیل به عملیات چرخ آزاد می شود. هنگامی که عملکرد (3) است، ماسفت دوباره روشن می شود (روشن) و مسیر جریان منبع تغذیه → اندوکتانس Ls → سلف L→ MOSFET → منبع تغذیه است و جریان بازیابی معکوس دیود با روشن همپوشانی دارد. جریان جریان و پدیده بازیابی معکوس را می توان با مشاهده جریان عبوری از دیود مشاهده کرد.

چگونه مدل SPICE ویژگی بازیابی معکوس را توصیف می کند

بار کلی Q در یک دیود از دو قسمت تشکیل شده است: بار انباشته شده در این ناحیه به دلیل تغییر ولتاژ در هر دو انتهای اتصال و بار ذخیره شده در ناحیه خنثی (NR) که توسط یک مقدار کوچک تشکیل می شود. تعداد حامل های تزریق شده به ناحیه خنثی (NR). ظرفیت اتصال CJ و ظرفیت انتشار CD به ترتیب متناظر هستند. در میان آنها، بیان CJ به شرح زیر است:

و عبارت CD این است:

به عبارت دیگر، بازیابی معکوس به ظرفیت دیود مربوط می شود. هنگامی که پارامترهای خازنی CJ، CJO، M، FC، VJ را تعیین می کنیم. سپس پارامتر بازیابی معکوس به پارامتر TT سی دی مربوط می شود.

چگونه مدل SPICE پارامترهای بازیابی معکوس را استخراج می کند

استخراج پارامترهای مدل Spice را می توان در ICCAP انجام داد. ICCAP یک مثال پایه دیود را ارائه می دهد که در آن می توانیم نمونه ای از تأیید استخراج پارامتر بازیابی معکوس را ایجاد کنیم.

در این مثال، یک DUT جدید به نام Recovery تعریف شده است و یک مدار تست دو پالس نوشته شده است، در این مورد، به صورت spice syntax که همان نحو شبیه ساز مربوطه است.

با توجه به تحریک شبیه سازی آزمون مربوطه، می توانیم منحنی مشخصه بازیابی معکوس را با آزمایش جریان از طریق دیود مشاهده کنیم.

تنظیم را می توان در ICCAP برای بهینه سازی تنظیم پارامترهای مربوطه استفاده کرد. هنگامی که پارامترهای TT را تنظیم می کنیم، خواهیم دید که جریان معکوس در حال تغییر است.

تایید شبیه سازی تست دو پالس

به طور مشابه، ما می توانیم یک مدار تست دو پالس را در ADS راه اندازی کنیم.

 

نتایج شبیه سازی به شرح زیر است:

 

خلاصه

در کاربردهای عملی، دیود بدنه ماسفت ها راحتی و مزایای زیادی را برای ما به ارمغان می آورد، اما نمی توان تأثیر ویژگی های بازیابی معکوس آن را بر روی سیستم نادیده گرفت.

بزرگی مقدار trr (که مربوط به پارامتر TT در مدل است) مستقیماً بر عملکرد و قابلیت اطمینان دستگاه الکترونیکی تأثیر می گذارد. در اینجا چند عامل مهم وجود دارد که بر TRR در دستگاه های الکترونیکی تأثیر می گذارد:

مصرف انرژی و راندمان: مقدار TRR بالا به این معنی است که دستگاه الکترونیکی به زمان بیشتری برای بازیابی معکوس نیاز دارد و در نتیجه انرژی بیشتری را از دست می دهد. این امر باعث کاهش بهره وری انرژی و کارایی دستگاه های الکترونیکی می شود.
2. سرعت سوئیچینگ: هرچه مقدار TRR کوچکتر باشد، سرعت بازیابی معکوس دستگاه الکترونیکی سریعتر است. در برنامه های سوئیچینگ فرکانس بالا، دستگاه هایی با زمان بازیابی معکوس کوتاه می توانند حالت ها را سریعتر تغییر دهند و پاسخگویی کلی سیستم را بهبود ببخشند.

3. قابلیت اطمینان: هنگامی که جریان از دیود در جهت مخالف عبور می کند، اگر مقدار TRR خیلی زیاد باشد، پیک ولتاژ معکوس بالاتری تولید می شود. این می تواند منجر به اتلاف برق، تولید گرما و آسیب دستگاه شود و بر قابلیت اطمینان و طول عمر کل مدار تأثیر بگذارد.