Bagaimanakah Ciri Pemulihan Songsang Diod Dicerminkan Dalam Model?

 0020-40946 CINCIN KAMPIT, 8" SNNF, AL

Sistem kuasa separuh jambatan, jambatan penuh dan LLC, serta MOSFET kuasa utama sistem kawalan motor, suis freewheeling untuk penukar buck segerak dan suis pembetulan segerak sekunder, menjalani proses pemulihan arus songsang untuk diod parasit. Ciri-ciri pemulihan songsang yang lemah diod badan kuasa MOSFET membawa kepada peningkatan dalam kehilangan pensuisan diod, yang mengurangkan kecekapan sistem, dan pada masa yang sama, ia juga menjana deringan tinggi, yang menjejaskan keselamatan operasi MOSFET kuasa. Bagaimanakah ciri pemulihan terbalik harus dipertimbangkan dalam model? Mari kita buat perbincangan mengenainya hari ini.

0020-25279 8"CINCIN KAMPIT

II.Mekanisme pemulihan arah diod

Apabila diod badan digunakan secara luaran dengan voltan hadapan VF, voltan hadapan melemahkan medan elektrik dalaman simpang PN, gerakan hanyut menjadi lemah, gerakan resapan dipertingkatkan, dan keseimbangan dinamik resapan dan hanyut terganggu. Akibatnya, lubang (polysons) di rantau P mengalir ke rantau N, dan elektron (polysons) di rantau N mengalir ke rantau P. Elektron yang memasuki zon P dan lubang yang memasuki zon N masing-masing menjadi beberapa anak zon. Oleh itu, terdapat lebih sedikit anak lelaki di kawasan P dan N berbanding ketiadaan voltan terpakai, dan beberapa anak lelaki tambahan ini dipanggil beberapa tan tidak seimbang.

Feron bukan keseimbangan ini adalah resapan di kawasan N dan P dengan perbezaan kepekatan semasa pengumpulan. Mengambil lubang sebagai contoh, taburan kepekatan lubang ditubuhkan di rantau N, dengan kepekatan terbesar berhampiran tepi persimpangan dan semakin kecil semakin jauh dari persimpangan. Semakin besar arus hadapan, semakin besar bilangan lubang yang disimpan dan semakin besar kecerunan taburan kepekatan. Peresapan elektron ke dalam rantau P adalah serupa, dan graf di bawah menunjukkan taburan cas tersimpan dalam diod. Fenomena pengumpulan pembawa minoriti bukan keseimbangan semasa pengaliran hadapan sering dirujuk sebagai kesan penyimpanan caj.

Apabila voltan terbalik digunakan pada diod badan, elektron yang disimpan di rantau P dan lubang yang disimpan di rantau N tidak hilang serta-merta, tetapi ia berkurangan secara beransur-ansur dalam dua cara:

a. Di bawah tindakan medan elektrik terbalik, elektron di rantau P ditarik kembali ke rantau N, dan lubang di rantau N ditarik balik ke rantau P, membentuk arus hanyut terbalik;

b. Penggabungan semula dengan kebanyakan pembawa. Proses pemulihan terbalik diod semasa proses penukaran pensuisan pada asasnya disebabkan oleh kesan penyimpanan cas, dan masa pemulihan terbalik ialah masa yang diperlukan untuk cas yang disimpan hilang.

Litar ujian nadi berganda

0200-09315 HChuck, Cincin Penutup ESC, Seramik

Ujian nadi dua adalah kaedah ujian yang digunakan secara meluas dalam pencirian komponen pensuisan kuasa seperti MOSFET dan IGBT. Ujian ini menilai bukan sahaja ciri pensuisan komponen sasaran, tetapi juga ciri pemulihan songsang diod pemulihan pantas (FRD) yang digunakan bersama dengan diod badan dan IGBT. Oleh itu, adalah sangat berguna untuk menilai litar yang menyebabkan kerugian akibat ciri pemulihan terbalik semasa menghidupkan. Rajah litar asas untuk ujian nadi berganda ditunjukkan di bawah.

Dalam litar ini, bahagian atas adalah tiub ujian diod, dan bahagian bawah adalah MOSFET untuk memandu, dan kerja asas ujian nadi berganda boleh dibahagikan kepada tiga jenis: (1), (2), dan (3) . Apabila voltan pulser ditakrifkan sebagai VPulse, arus yang mengalir melalui induktor ialah IL, dan voltan DUT ialah VDD. Apabila operasi berada dalam keadaan (1), MOSFET berada dalam keadaan ON. Laluan semasa ialah: bekalan kuasa→ kearuhan Ls→ kearuhan L→ MOSFET→ bekalan kuasa. Pada masa ini, induktor L terkumpul. Apabila operasi berada dalam keadaan (2), MOSFET dimatikan (I=0A), jadi laluan semasa ialah: induktor L→ Diod membentuk litar tertutup dan menjadi operasi freewheeling. Apabila operasi (3), MOSFET dihidupkan (HIDUP) sekali lagi, dan laluan semasa ialah bekalan kuasa→ kearuhan Ls→ induktor L→ MOSFET → bekalan kuasa, dan arus pemulihan terbalik diod bertindih dengan hidup -pada arus, dan fenomena pemulihan terbalik boleh dilihat dengan memerhatikan arus yang mengalir melalui diod.

Cara Model SPICE menerangkan ciri pemulihan terbalik

Jumlah cas Q dalam diod terdiri daripada dua bahagian: cas terkumpul di rantau ini disebabkan oleh perubahan voltan di kedua-dua hujung persimpangan dan cas yang disimpan di kawasan neutral (NR), yang dibentuk oleh bilangan pembawa yang disuntik ke kawasan neutral (NR). Kemuatan simpang CJ dan CD kemuatan resapan adalah sepadan. Antaranya, ungkapan CJ adalah seperti berikut:

Dan ungkapan untuk CD ialah:

Dalam erti kata lain, pemulihan terbalik berkaitan dengan kapasitansi Diod. Apabila kita menentukan parameter kapasitansi CJ, CJO, M, FC, VJ. Kemudian parameter pemulihan terbalik adalah berkaitan dengan parameter TT CD.

Bagaimana Model SPICE mengekstrak parameter pemulihan terbalik

Pengekstrakan parameter Model Rempah boleh dilakukan dalam ICCAP. ICCAP menyediakan contoh diod asas di mana kita boleh membangunkan contoh pengesahan pengekstrakan parameter pemulihan terbalik.

Dalam contoh ini, DUT baharu ditakrifkan, dinamakan Pemulihan, dan litar ujian nadi dua ditulis, dalam kes ini, dalam sintaks rempah, yang sama dengan sintaks emulator yang sepadan.

Memandangkan pengujaan simulasi ujian yang sepadan, kita boleh melihat lengkung ciri pemulihan terbalik dengan menguji arus melalui diod.

Penalaan boleh digunakan dalam ICCAP untuk mengoptimumkan penalaan parameter yang sepadan. Apabila kita Menala parameter TT, kita akan melihat bahawa arus terbalik berubah.

Pengesahan simulasi ujian nadi dua

Begitu juga, kita boleh menyediakan litar ujian dua nadi dalam ADS.

 

Keputusan simulasi adalah seperti berikut:

 

Ringkasan

Dalam aplikasi praktikal, diod badan MOSFET memberi kita banyak kemudahan dan faedah, tetapi kita tidak boleh mengabaikan kesan ciri pemulihan terbaliknya pada sistem.

Magnitud nilai trr (yang berkaitan dengan parameter TT dalam model) secara langsung mempengaruhi prestasi dan kebolehpercayaan peranti elektronik. Berikut ialah beberapa faktor penting yang mempengaruhi TRR pada peranti elektronik:

Penggunaan tenaga dan kecekapan: Nilai TRR yang tinggi bermakna peranti elektronik akan mengambil masa yang lebih lama untuk pulih secara terbalik, mengakibatkan lebih banyak kehilangan tenaga. Ini mengurangkan kecekapan tenaga dan kecekapan peranti elektronik.
2. Kelajuan pensuisan: semakin kecil nilai TRR, semakin cepat kelajuan pemulihan terbalik peranti elektronik. Dalam aplikasi pensuisan frekuensi tinggi, peranti dengan masa pemulihan terbalik yang singkat boleh menukar keadaan dengan lebih cepat, meningkatkan responsif sistem secara keseluruhan.

3. Kebolehpercayaan: Apabila arus melalui diod dalam arah yang bertentangan, jika nilai TRR terlalu besar, puncak voltan terbalik yang lebih tinggi akan dihasilkan. Ini boleh menyebabkan kehilangan kuasa, penjanaan haba dan kerosakan peranti, yang menjejaskan kebolehpercayaan dan jangka hayat keseluruhan litar.