Нисек кәметергә үткәреү юғалтыуҙары SIC ҡоролмалары?

SiC (Кремний карбиды) ҡоролмаларын үткәреү юғалтыуҙарын кәметергә энергия электроникаһы өлкәһендә мөһим аспект булып тора. SiC ҡоролмаһы менән тәьмин итеүсе булараҡ, беҙ был проблеманың әһәмиәтен аңлайбыҙ һәм был алдынғы компоненттар һөҙөмтәлелеген арттырыусы хәл итеү юлдарын тәьмин итеүгә йүнәлтелгән. Был блогта беҙ SiC ҡоролмаларын үткәреү юғалтыуҙарын кәметергә, инженерҙар һәм дизайнерҙар өсөн төшөнсәләр һәм практик алымдар тәҡдим итәбеҙ.

SiC ҡоролмаларында үткәреү юғалтыуҙары аңлау

Үткәреү юғалтыуҙарын кәметергә ярҙам иткәнсе, уларҙы нимә сәбәпсе икәнлеген аңлау мөһим. Үткәреү юғалтыуҙары ток ярымүткәргес ҡоролма аша ағымда була, һәм улар тәү сиратта ҡоролманың ҡаршылыҡ ($R_{DS(on)}$) ҡоролма һәм уның аша ағып торған токтың квадраты менән билдәләнә, $P_{Cond}=I^2R_{DS(on)}$ формулаһы буйынса. SiC ҡоролмаларында, мәҫәлән,Сик МосфетһәмСик Шоттки Диод, өҫтөндә - ҡаршылыҡ үткәреү юғалтыуҙарына йоғонто яһаусы төп фактор.

SiC материалдары традицион кремний материалдарына ҡарағанда бер нисә өҫтөнлөккә эйә, шул иҫәптән юғары өҙөлгән электр ҡыры, юғары йылылыҡ үткәреүсәнлеге, эске ташыусы концентрацияһы түбәнерәк. Был үҙенсәлектәр SiC ҡоролмаларына юғары көсөргәнештәрҙә, температурала һәм йышлыҡтарҙа эшләргә мөмкинлек бирә, әммә улар һаман да үткәреү юғалтыуҙары мәсьәләһенә дусар була, был энергия системаһының дөйөм һөҙөмтәлелеген кәметергә мөмкин.

Стратегиялар үткәреү өсөн үткәреү юғалтыуҙары

1. Ҡоролма дизайнын оптимальлаштырыу

Ҡоролмаларының дизайны уларҙы билдәләүҙә ҙур роль уйнай. Ҡоролма структураһын оптимизациялау юлы менән беҙ ток ағымы өсөн ҡаршылыҡ юлын кәметергә мөмкин. Мәҫәлән, SiC MOSFETs, күҙәнәк конструкцияһы оптималь мөмкин канал тығыҙлығын арттырыу һәм сығанаҡ һәм дренаж араһындағы ҡаршылыҡты кәметергә. Ҡапҡа оксиды һәм SiC һәм оксид араһындағы интерфейстың сифатын яҡшыртыу өсөн алдынғы етештереү ысулдары ҡулланыла ала, был каналдың хәрәкәтсәнлеген көсәйтә һәм артабанғы ҡаршылыҡты кәметә ала.

SiC Schotty диодтарында металл - ярымүткәргес интерфейсы контакт ҡаршылыҡты кәметергә мөмкин. Металл һайлау һәм SiC өҫтөн эшкәрткән диодтың алға көсөргәнеш төшөүенә тәрән йоғонто яһай ала, был туранан-тура үткәреү юғалтыуҙары менән бәйле. Алдынғы металллаштырыу процестарын һәм ер өҫтө пассивацияһы ысулдарын ҡулланып, беҙ алға көсөргәнеш төшөүенә өлгәшә алабыҙ һәм шуның менән үткәреү юғалтыуҙарын кәметә алабыҙ.

2. Ҡоролманың тейешле рейтингтарын һайлағыҙ

Һайлау дөрөҫ SiC ҡоролма рейтингтары өсөн аныҡ ҡушымта үткәреү өсөн мөһим үткәреү юғалтыуҙары. Ҡоролманың ҙурлығы юғары сығымдарға һәм физик ҙурлыҡҡа килтерергә мөмкин, шул уҡ ваҡытта ҙур булмаған ҙурлыҡтағы ағымдың артыҡ тығыҙлығы һәм үткәреү юғалтыуҙарын арттырыуы мөмкин. SiC MOSFET һайлағанда, мәҫәлән, беҙгә ҡушымтаның максималь ток һәм көсөргәнеш талаптарын, шулай уҡ коммутация йышлығын ҡарарға кәрәк. Ҡоролма түбәнерәк - ҡаршылыҡ дөйөм алғанда өҫтөнлөк бирелә, әммә шулай уҡ мөһим, тип тәьмин итеү өсөн, ҡоролма көтөлгән ҡөҙрәт таралыуын идара итә ала, тип, перегрев.

Шулай уҡ, SiC Schotty диодтары өсөн, алға ток рейтингы һәм кире көсөргәнеш рейтингы ҡушымта талаптарына ҡарап ентекле һайланырға тейеш. Диод менән түбәнерәк алға көсөргәнеш төшөүе һиҙелерлек кәметергә мөмкин үткәреү юғалтыуҙары, бигерәк тә юғары - ток ҡулланыу.

3. Йылылыҡ менән идара итеүҙе яҡшыртыу

Термик идара итеү мөһим аспекты булып тора, үткәреү юғалтыуҙарын кәметергә SiC ҡоролмалары. SiC ҡоролмаһы температураһы артҡан һайын, уның өҫтөндә - ҡаршылыҡ шулай уҡ арта, был үткәреү юғалтыуҙарының юғары булыуына килтерә. Шуға күрә ҡоролма температураһын ҡабул итеү диапазонында тотоу өсөн һөҙөмтәле термик идара итеү мөһим.

Йылылыҡ менән идара итеүҙе яҡшыртыу ысулдарының береһе – йылылыҡ раковиналары һәм субстраттары өсөн юғары – термик - үткәреүсәнлек материалдары. Мәҫәлән, баҡыр һәм алюминий нитрид кеүек материалдар бик яҡшы йылылыҡ үткәреүсәнлеккә эйә һәм йылы йылылыҡ SiC ҡоролмаһынан һөҙөмтәле тарала ала. Өҫтәүенә, дөрөҫ йылылыҡ раковина конструкцияһы, шул иҫәптән йөҙгөстәр ҡулланыу һәм оптималь һауа ағымы, йылылыҡ тапшырыу һөҙөмтәлелеген арттыра ала.

Тағы бер алым – шыйыҡса һыуытыу системаларын ҡулланыу, улар һауа менән сағыштырғанда йылылыҡты һөҙөмтәлерәк тәьмин итә ала - һыуытыу системалары. Һыуытыу һыуытыу айырыуса файҙалы булыуы мөмкин юғары - энергия ҡулланыу, унда йылылыҡ таратыу талаптары әһәмиәтле.

4. Ҡоролмалар менән бәйләнеш эшен тәьмин итеү

Ҡайһы бер юғары - ағымдағы ҡушымталарҙа, бер нисә SiC ҡоролмаларын параллель тоташтырыу үткәреү юғалтыуҙарын кәметергә һөҙөмтәле ысул булыуы мөмкин. Ҡоролма параллель рәүештә тоташтырылғанда, дөйөм ток ҡоролмалары араһында бүленә, һөҙөмтәлә һәр ҡоролма аша ағып төшә. Үткәреү юғалтыуҙары ток квадратына пропорциональ булғанлыҡтан, һәр ҡоролмала токты кәметергә дөйөм үткәреүсәнлек юғалтыуҙарын һиҙелерлек кәметә ала.

Әммә параллель тоташыу ҡулланғанда, ҡоролмалар яҡшы булыуын тәьмин итеү мөһим - улар электр үҙенсәлектәре буйынса тап килгән, мәҫәлән, ҡаршылыҡ һәм сик көсөргәнеше. Юғиһә, ағымдағы дисбаланс булыуы мөмкин, тигеҙ булмаған ҡөҙрәт таратыу һәм потенциаль ҡоролмаларға зыян килтерә. Был мәсьәләне хәл итеү өсөн, хәҙерге - бүлешергә ысулдары, мәҫәлән, тышҡы резисторҙар йәки индуктиверҙар ҡулланыу, ток тигеҙ бүленгән параллель - тоташтырылған ҡоролмалары араһында тигеҙ бүленә.

Һис шикһеҙ, юғалтыуҙы кәметергә юғалтыу

SiC ҡоролмаларының үткәреү юғалтыуҙарын кәметергә бер нисә ҙур өҫтөнлөккә эйә. Беренсенән, ул энергия системаһының дөйөм һөҙөмтәлелеген яҡшырта. Юғары энергия ҡулланыуҙа хатта үткәреү юғалтыуҙарының бәләкәй генә кәмеүе лә энергияны һаҡлауҙы һиҙелерлек арттырыуға килтерергә мөмкин. Был бигерәк тә электр транспорты, яңыртыла торған энергия системалары һәм сәнәғәт энергияһы менән тәьмин итеү кеүек ҡушымталарҙа мөһим, унда энергия һөҙөмтәлелеге төп борсолоу булып тора.

Икенсенән, үткәреүсәнлек юғалтыуҙары түбәнерәк, ҡоролмаларҙа йылылыҡ генерацияһының кәмеүенә килтерә. Был термик идара итеү талаптарын ябайлаштырып ҡына ҡалмай, ҡоролмаларға ғүмер оҙайлығын да оҙайта. Түбән температурала эшләгән SiC ҡоролмалары термик көсөргәнешкә һәм деградацияға әҙерәк йыш осрай, был энергия системаһының ышаныслылығын һәм тотороҡлоғон яҡшырта ала.

Һығымта

SiC ҡоролмаһы менән тәьмин итеүсе булараҡ, беҙ клиенттарға ярҙам итеүгә бағышланған, үткәреү юғалтыуҙарын кәметергә SiC ҡоролмалары аша комбинацияһы алдынғы ҡоролма дизайн, дөрөҫ ҡоролма һайлау, һөҙөмтәле термик идара итеү, һәм инновацион ҡушымта ысулдары. Был стратегияларҙы тормошҡа ашырыу юлы менән инженерҙар һәм дизайнерҙар үҙҙәренең энергия системаларының һөҙөмтәлелеген һәм ышаныслылығын арттыра ала.

Әгәр һеҙ беҙҙең SiC ҡоролмалары тураһында күберәк белергә ҡыҙыҡһыныу йәки һеҙҙең ғаризаларҙа үткәреү юғалтыуҙарын кәметергә аныҡ талаптар бар, беҙ һеҙҙе һатып алыу һәм артабанғы техник фекер алышыуҙар өсөн бәйләнешкә инергә саҡырабыҙ. Беҙҙең команда белгестәре әҙер һеҙгә иң яҡшы хәл итеү менән тәьмин итеү өсөн һеҙҙең ихтыяждарға ярашлы.

Һылтанмалар

1. Б.Дж. Балига, “Пауэр ярымүткәргес ҡоролмалары,” Спрингер, 2008.
2. А.К.
3. “Юғары - Көсөргәнеш, юғары - Йышлыҡлы SiC Power MOSFETs: проектлау, характеристика һәм ҡушымталар,” IEEE Транзакциялар буйынса ҡөҙрәт электроникаһы, том. 27, һан. 6, 2732-се биттәр — 2741, 2012 йыл.