Diyotun Ters Kurtarma Özelliği Modele Nasıl Yansıtılmalıdır?

 0020-40946 KELEPÇE HALKASI, 8" SNNF, AL

Yarım köprü, tam köprü ve LLC güç sistemleri ile motor kontrol sistemlerinin ana güç MOSFET'leri, senkron dönüştürücüler için serbest anahtarlar ve ikincil senkron doğrultma anahtarları, parazit diyotlar için ters akım kurtarma işleminden geçer. Güç MOSFET'inin gövde diyotunun zayıf ters toparlanma özellikleri, diyotun anahtarlama kaybının artmasına neden olur, bu da sistemin verimliliğini azaltır ve aynı zamanda güvenliği etkileyen yüksek zil sesi üretir. Güç MOSFET'inin çalışması. Modelde tersten kurtarma özelliği nasıl dikkate alınmalıdır? Bugün bunun üzerinde biraz tartışalım.

0020-25279 8"KELEPÇE HALKASI

II.Diyot yönü kurtarma mekanizması

Vücut diyoduna harici bir ileri voltaj VF uygulandığında, ileri voltaj PN bağlantısının iç elektrik alanını zayıflatır, sürüklenme hareketi zayıflar, difüzyon hareketi artar ve difüzyon ve sürüklenmenin dinamik dengesi bozulur. Bunun sonucunda P bölgesindeki delikler (polisonlar) N bölgesine, N bölgesindeki elektronlar (polisonlar) ise P bölgesine akar. P bölgesine giren elektronlar ve N bölgesine giren delikler sırasıyla bölgenin birkaç oğlu haline gelir. Bu nedenle, P ve N bölgelerinde uygulanan voltajın yokluğunda olduğundan daha az sayıda oğul vardır ve bu fazladan birkaç oğula dengesiz birkaç ton adı verilir.

Dengede olmayan bu birkaçron, birikim sırasındaki konsantrasyon farkı nedeniyle N ve P bölgelerinde difüzyona uğrar. Örnek olarak delikler ele alındığında, delik konsantrasyon dağılımı N bölgesinde oluşturulur; en büyük konsantrasyon bağlantı noktasının kenarına yakın ve bağlantı noktasından uzaklaştıkça daha küçük olur. İleri akım ne kadar büyük olursa, depolanan deliklerin sayısı da o kadar fazla olur ve konsantrasyon dağılımının eğimi de o kadar büyük olur. Elektronların P bölgesine difüzyonu benzerdir ve aşağıdaki grafik diyotta depolanan yüklerin dağılımını göstermektedir. İleri iletim sırasında denge dışı azınlık taşıyıcı birikimi olgusu sıklıkla yük depolama etkisi olarak anılır.

Vücut diyotuna ters voltaj uygulandığında P bölgesinde depolanan elektronlar ve N bölgesinde depolanan delikler hemen kaybolmaz ancak iki şekilde kademeli olarak azalır:

A. Ters elektrik alanının etkisi altında, P bölgesindeki elektronlar N bölgesine geri çekilir ve N bölgesindeki delikler P bölgesine geri çekilerek ters bir sürüklenme akımı oluşturulur;

B. Çoğu taşıyıcıyla rekombinasyon. Anahtarlama dönüşüm işlemi sırasında diyotun ters toparlanma süreci, esas olarak yük depolama etkisinden kaynaklanır ve ters toparlanma süresi, depolanan yükün kaybolması için gereken süredir.

Çift darbe test devresi

0200-09315 HCanahtar, ESC Kapak Halkası, Seramik

Çift darbe testi, MOSFET ve IGBT gibi güç anahtarlama bileşenlerinin karakterizasyonunda yaygın olarak kullanılan bir test yöntemidir. Bu test yalnızca hedef bileşenlerin anahtarlama özelliklerini değil aynı zamanda vücut diyotları ve IGBT'lerle birlikte kullanılan hızlı toparlanma diyotlarının (FRD'ler) ters toparlanma özelliklerini de değerlendirir. Bu nedenle, açma sırasında ters toparlanma özelliğinden dolayı kayıplara neden olan devrelerin değerlendirilmesi oldukça faydalıdır. Çift darbe testinin temel devre şeması aşağıda gösterilmiştir.

Bu devrede, üst taraf diyot test tüpüdür ve alt taraf sürüş için MOSFET'tir ve çift darbe testinin temel çalışması üç türe ayrılabilir: (1), (2) ve (3) . Pulsörün voltajı VPulse olarak tanımlandığında, indüktörden geçen akım IL, DUT voltajı ise VDD'dir. Çalışma (1) durumundayken MOSFET AÇIK durumdadır. Geçerli yol şu şekildedir: güç kaynağı → endüktans Ls → endüktans L → MOSFET → güç kaynağı. Bu sırada L indüktörü birikir. İşlem (2) durumundayken, MOSFET kapatılır (I=0A), dolayısıyla akım yolu şu şekildedir: indüktör L→ Diyot kapalı bir devre oluşturur ve serbest çalışma haline gelir. İşlem (3) olduğunda, MOSFET tekrar açılır (AÇIK) ve akım yolu güç kaynağı → endüktans Ls → indüktör L → MOSFET → güç kaynağıdır ve diyotun ters kurtarma akımı açık ile çakışır. -açık akım ve ters toparlanma olgusu, diyottan akan akımın gözlemlenmesiyle görülebilir.

SPICE Modeli ters kurtarma özelliğini nasıl tanımlıyor?

Bir diyottaki toplam Q yükü iki kısımdan oluşur: bağlantı noktasının her iki ucundaki voltaj değişiminden dolayı bu bölgede biriken yük ve küçük bir diyot tarafından oluşturulan nötr bölgede (NR) depolanan yük. nötr bölgeye (NR) enjekte edilen taşıyıcıların sayısı. Bağlantı kapasitansı CJ ve difüzyon kapasitansı CD sırasıyla karşılık gelir. Bunlardan CJ'nin ifadesi şu şekildedir:

Ve CD'nin ifadesi şöyledir:

Başka bir deyişle ters toparlanma Diyotun kapasitansı ile ilgilidir. CJ, CJO, M, FC, VJ'nin kapasitans parametrelerini belirlediğimizde. Daha sonra ters kurtarma parametresi CD'nin TT parametresi ile ilgilidir.

SPICE Modeli Nasıldır? ters kurtarma parametrelerini çıkarır

Spice Model parametrelerinin çıkarılması ICCAP'ta yapılabilir. ICCAP, ters kurtarma parametresi çıkarma doğrulamasının bir örneğini geliştirebileceğimiz temel bir diyot örneği sağlar.

Bu örnekte, Kurtarma adı verilen yeni bir DUT tanımlanır ve bu durumda karşılık gelen emülatör sözdizimiyle aynı olan baharat sözdiziminde bir çift darbeli test devresi yazılır.

Karşılık gelen test simülasyonu uyarımı göz önüne alındığında, diyottan geçen akımı test ederek ters toparlanmanın karakteristik eğrisini gözlemleyebiliriz.

Ayarlama, ilgili parametrelerin ayarlanmasını optimize etmek için ICCAP'te kullanılabilir. TT parametrelerini ayarladığımızda ters akımın değiştiğini göreceğiz.

Çift darbeli test simülasyonu doğrulaması

Benzer şekilde ADS'de çift darbeli test devresi kurabiliriz.

 

Simülasyon sonuçları aşağıdaki gibidir:

 

Özet

Pratik uygulamalarda MOSFET'lerin gövde diyotu bize pek çok kolaylık ve fayda sağlar, ancak ters iyileşme özelliklerinin sistem üzerindeki etkisini göz ardı edemeyiz.

Modeldeki TT parametresiyle ilgili olan trr değerinin büyüklüğü, elektronik cihazın performansını ve güvenilirliğini doğrudan etkiler. Elektronik cihazlarda TRR'yi etkileyen birkaç önemli faktör şunlardır:

Enerji tüketimi ve verimlilik: Yüksek TRR değeri, elektronik cihazın geri dönüşünün daha uzun süreceği ve bunun sonucunda daha fazla enerji kaybına yol açacağı anlamına gelir. Bu, elektronik cihazların enerji verimliliğini ve verimliliğini azaltır.
2. Anahtarlama hızı: TRR değeri ne kadar küçük olursa, elektronik cihazın ters toparlanma hızı o kadar hızlı olur. Yüksek frekanslı anahtarlama uygulamalarında, kısa ters kurtarma sürelerine sahip cihazlar, durumları daha hızlı değiştirerek genel sistem yanıt verme yeteneğini geliştirebilir.

3. Güvenilirlik: Akım diyottan ters yönde geçtiğinde, TRR değeri çok büyükse daha yüksek bir ters voltaj tepe noktası oluşturulacaktır. Bu, tüm devrenin güvenilirliğini ve ömrünü etkileyen güç kaybına, ısı oluşumuna ve cihaz hasarına yol açabilir.