pred uciel ucinske komponente
Post on 05-Feb-2018
222 Views
Preview:
TRANSCRIPT
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
1/153
FAKULTETELEKTROTEHNIKE IRAUNARSTVA
ZAVOD ZA
ELEKTROSTROJARSTVOI AUTOMATIZACIJU 2010.
UINSKE POLUVODIKEKOMPONENTE
Ak. god. 2010/2011 Zag!"#
$!%!&'(! )o&*+od,-k! $*k$*!)!g&!d +$a )o&*+od,-k, +!($,&ad,(a%,-ka +o'$+a )o&*+od,-k, +!($,&a)o"*d(, $*)('!+, )o&*+od,-k, +!($,&aa$,$a )o&*+od,-k, +!($,&a o,g*a-,%ao(o+! $o)&,(kog )oa-*(a )o&*+od,-k,+!($,&a
UINSKA ELEKTRONIKA
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
2/153
UINSKE POLUVODIKE KOMPONENTETEMELJNE POLUVODIKE STRUKTURE
MOS $*k$*a
$*k$*a %!$a& )o&*+od,-
3N$*k$*a
3o&*+od,-k, *-,(k,+!($,&a ,%a oko )!d!!$a&,-,$, +$a. N! $!"a, a ada )o!"(o*-,$,. Sa%o $!"a
)!)o(a$, da ! *(*$a%o(ok,$a&a ,&,4,'a5)a+,&(! k,$a&(!!!$k!6 %o7! (a8, !$
a&,-,$, $*k$*a.
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
3/153
TEMELJNE POLUVODIKE STRUKTUREZAPIRANJE I VOENJE DIODNE STRUKTURE
Dak&!# 39)od*-'!'! a(oda# a N9)od*-'! ka$oda.
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
4/153
TEMELJNE POLUVODIKE STRUKTUREUVJETI VOENJA TIRISTORSKE STRUKTURE - I
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
5/153
TEMELJNE POLUVODIKE STRUKTUREUVJETI VOENJA TIRISTORSKE STRUKTURE - II
3UT ,&, $,,$o N*)a+&'a-ko%!&!k$odo%
5!(g&.programmableunijunction transistor6
Dak&!# 3)od*-'! '!a(oda# N)od*-'! '!ka$oda# a 3)od*-'!do ka$od! *)a+&'a-ka!&!k$oda 5g!,$6.
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
6/153
TEMELJNE POLUVODIKE STRUKTUREHIDRAULIKA ANALOGIJA DIODNE I TIRISTORSKE STRUKTURE
A(a&og,'a $,,$ok!$*k$*!
A(a&og,'a d,od(! $*k$*!
Kada ! '!d(o% ,+*-!
a)o# +,! ! (! %o7!a*$a+,$, $ok.
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
7/153
TEMELJNE POLUVODIKE STRUKTUREPRIMJERI SPAJANJA OSNOVNIH POLUVODIKIH STRUKTURA
Ta(,$o ,o&,a(o% *)a+&'a-ko% !&!k$odo% 5I:;T6 a$a+&'!('! od 3N3 $a(,$ok! $*k$*! 539N9 N36# N3N $a(,$ok!$*k$*! 5N3N96 , MOS $*k$*! 5%!$a& ok,d 3)o&*+od,-6.O+! $*k$*! $+o! k&a,-(, $,,$o , MOSFET.
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
8/153
UINSKA PIN DIODASTRUKTURA
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
9/153
UINSKA PIN DIODAPROBOJ NA KONTURI -
PROBLEM
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
10/153
UINSKA PIN DIODAPROBOJ NA KONTURI -
RJEENJE
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
11/153
UINSKA PIN DIODAMEHANIKA NAPREZANJA-
PROBLEM
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
12/153
UINSKA PIN DIODAMEHANIKA NAPREZANJA- RJEENJE: JEDNOSTRANO
HLAENJE
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
13/153
UINSKA PIN DIODAMEHANIKA NAPREZANJA- RJEENJE: DVOSTRANO
HLAENJE
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
14/153
UINSKA PIN DIODADINAMIKE KARAKTERISTIKE
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
15/153
UINSKA PIN DIODADINAMIKE KARAKTERISTIKE
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
16/153
UINSKA PIN DIODADINAMIKE KARAKTERISTIKE
"6 U k*g* )o$o', ,(d*k$,+(o$
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
17/153
UINSKA PIN DIODADINAMIKE KARAKTERISTIKE
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
18/153
UINSKA PIN DIODADINAMIKE KARAKTERISTIKE
Procje! "#$%&!'!%(')!*!j!
= )()( d)(d)()( qq VQttiVttitvW
3,%'!,4!# ako '! V< 1000 V# a Q< =0 >A# o(da '! W< 0#0= ?.Kod =0 H $o '! a%o 2#= ?# a kod 1000 H $o '! +!8 =0 ?.
:*",4, ,k&a)a('a oga(,-*'* *)o$!"* ,&,4,'k, d,oda (a +,,%@!k+!(4,'a%a.
Sk&o)(, g*",4, a$* &,(!a(o @!k+!(4,'o%
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
19/153
S+HOTTK,JEVA DIODA
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
20/153
S+HOTTK,JEVA DIODA
Na-!&o ada
B E&!k$o(, * N)o&*+od,-* ,%a'* %a(', ad ,&aa od!&!k$o(a * %!$a&*.
B E&!k$o(, , N)o&*+od,-a )!&a! * %!$a&.
B M!$a& )o$a'! (!ga$,+(,', od )o&*+od,-a.B Na$a(! )o$!(4,'a&(a "a,'!a 5kao da '! %!$a& 3)o&*+od,-6.
B Tok !&!k$o(a , )o&*+od,-a * %!$a& '!d(ak '! $ok*!&!k$o(a , %!$a&a * )o&*+od,-.
B Uo-,$! da (,* * ,g, %,(o,$!$(, 5*)&',(!6 (o,o4,(a"o'a. To '! ",$(a a&,ka ,%!* 3N d,od! , S4o$$k'!+! d,od!.
B M!$a&(o )od*-'! '! a(od(o )od*-'!.
S+HOTTK,JEVA DIODA
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
21/153
S+HOTTK,JEVA DIODA
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
22/153
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
23/153
KLASINI TIRISTOR
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
24/153
KLASINI TIRISTOR
3RO;LEM NEJEDNOLIKO: IRENJA VODLJIVO: 3ODRUJA TIJEKOM
UKLA3ANJA
RJEAVA SE 3OSE;NIM KONSTRUKCIJAMA :EITA 5U3RAVLJAKEELEKTRODE6
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
25/153
KLASINI TIRISTOR
KOD ISKLA3ANJA TIRISTORU JE 3OTRE;NO OSI:URATI DOVOLJNOVRIJEME ODMARANJA 5VEE OD VREMENA O3ORAVLJANJA6
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
26/153
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
27/153
TRIJAK
TRIJAK IMA SLOGENU STRUKTURU# NIJETAKO 3OUZDAN I NE KORISTI SE KAO U3ROFESIONALNOJ 3RIMJENI.
3RIMJER KORITENJA 3RIMJERICE KODKUNIH RE:ULATORA RASVJETE.
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
28/153
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
29/153
GTO
:EITOM ISKLO3IV TIRISTOR 5:TO6 TAKOER IMA SLOGENU 3OLUVODIKUSTRUKTURU# IZUZETNO SLOGEN 3O;UDNI UREAJ# TE :A JE DANAS:OTOVO U 3OT3UNOSTI ISTISNUO I:;T.
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
30/153
IZLAZNI STUPANJ
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
31/153
IZLAZNI STUPANJIMPULSNOG UREAJA ZA OKIDANJE
TIRISTORAU $,,$o! )ada'* ,(+!(o (!+od&',+, $,,$o 5k&a,-(, $,,$o
%!7(, , @!k+!(4,'k,6# ,(+!(o +od&',+, $,,$o# $,'ak ,*)a+&'a-ko% !&!k$odo% ,k&o),+, $,,$o 5:TO6.
S+, o+, $,,$o, ,%a'* '!d(ak* %,ko$*k$** g!,$a. Za$o *a$'!+, (a *k&o)(, 5ok,d(,6 ,%)*& * (a-!&* '!d(ak,. Ik&o)(,%,%)*&o% :TOa ! (! 8!%o "a+,$,.
IZLAZNI STUPANJ
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
32/153
IZLAZNI STUPANJIMPULSNOG UREAJA ZA OKIDANJE
TIRISTORA
IZLAZNI STUPANJ
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
33/153
IZLAZNI STUPANJIMPULSNOG UREAJA ZA OKIDANJE
TIRISTORAOptimalni okidni impuls
Okidni impuls karakterizira: brzina porasta, amplitudai trajanje.
Definicija brzine porasta (strmine), amplitude i trajanja okidnog impulsa
IZLAZNI STUPANJ
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
34/153
IZLAZNI STUPANJIMPULSNOG UREAJA ZA OKIDANJE
TIRISTORA
TRAJANJE OKIDNOG IMPULSATa'a('! ok,d(og ,%)*&a %oa ",$, "a!% "a!% $ako d*godok ! (! *)o$a+, %!a(,a% )o,$,+(! )o+a$(! +!!*(*$a $*k$*! $,,$oa 5(o,o4, (a"o'a %oa'* )o)*$o+a$,ko !d,('! )od*-'! ,&,4,'k! )&o-,4!6. Oda+d! '! o-,$o da
(,ko(a)o(k, $,,$o, *k&a)a'* "7! od +,oko(a)o(k,. Na,g*(o' %o $a(, ako ok,d(, ,%)*& $a'! d*&'! od =0 >.
Ta'a('! ok,d(og ,%)*&a )o(!kad od!*'! , k&o) * ko'!% !$,,$o (a&a,# ),%'!,4! kod *%'!,+a-a * $o@a(o%%o(o% )o'*.
Ta'a('! ok,d(og ,%)*&a )o(!kad od!*'! $o,&o# ),%'!,4!kod $,,$okog ,)a+&'a-a * '!d(o@a(o% %o(o% )o'* a(a)a'a('! *"*d! ,$o%'!(og %o$oa.
IZLAZNI STUPANJ
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
35/153
IZLAZNI STUPANJIMPULSNOG UREAJA ZA OKIDANJE
TIRISTORA
O&')!j!je )!%. o'%/%.%0*#)(!
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
36/153
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
37/153
UINSKI MOS1ET
5%!$a& B o,d! B !%,4o(d*4$o @,!&d !!4$$a(,$o6MOS $a(,$o !@!k$o% )o&'a
Za !(!g!$k* !&!k$o(,k* )o$ao '! (a-a'a( oa%d!!$,god,(a . $o&'!8a. Na $7,$* ! )o'a+,o oko 1P=. god,(!.Za%,'!(,o '! ",)o&a(, $a(,$o * ),%'!(a%a * ko',%a !$a7! do"! k&o)(! kaak$!,$,k! 5$o %a(', k&o)(,g*",4,6.
Id!'a '! $aa. Jo '! 1Q. god. *kaa(o 5Heil6 da !)o%o8* +a('kog !&!k$,-(og )o&'a oko%,$og (a )o+,(*)o&*+od,-a %o7! *)a+&'a$, $*'o% ko )o&*+od,-.
N-kanalni MOSFET (obogaeni tip)
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
38/153
( g p)
Odlike i mane: proizlaze iz njegove unipolarne prirode: umjerena naponska opteretivosti dobre sklopne karakteristike.
Dvije posebnosti: omski kontakt uvoda spojen je na kanalno p-podruje i metalnaelektroda geita nalazi se iznad n-podruja. o, o tome kasnije.
odvod
uvod mo!e se ostvaritipolisilicijem
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
39/153
n--podruje je podruje odvoda, n"-podruje je podruje uvoda, a strjelica predstavljakanalno p-podruje. #trjelica je spojena s uvodom, jer je kanalno podruje spojeno suvodom. #trjelica je u smjeru propusne polarizacije p-n"prijelaza.
uvod
odvod
uvodno podrujekanalno podrujedriftno podrujeodvodno podruje
o! o st"uktu"i
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
40/153
$ %vod i odvod su na nasuprotnim stranama silicijeve ploice. &ako su postignutenajve'e mogu'e povrine metalni kontakata uvoda i odvoda. Ova struktura se naziva*D+O# struktura (vertical diffused +O#&). aziv je u vezi s tenolokim procesomproizvodnje.
uvod
odvod
Te#nolo!ki p"o$es p"oi%vodnje:
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
41/153
$ podloga je n"-silicijska ploica (podruje odvoda),
$ epitaksijalnim rastom na podlozi dobije se n$-podruje (driftno podru-je) !eljenedebljine,
$ prvom difuzijom kroz nemaskirana podruja sa strane uvoda dobije se p-podruje(kanalno podruje),
$ drugom difuzijom kroz nemaskirana podruja sa strane uvoda dobije se n"-podruje(podruje uvoda),
$ metalizacijom se dobiju omski kontakti uvoda, odvoda i geita.
&a"akte"istike na temelju st"uktu"e
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
42/153
&a"akte"istike na temelju st"uktu"e
$ +etalni kontakti uvoda i odvoda su isprepleteni (gledaju'i sa strane uvoda).
&ako je postignut najve'i mogu'i presjek kanala, tj. opseg geita (opseg geita jednak jeopsegu jednog elementarnog geita pomno!enim s brojem elementarni 'elija). a bazirasporeda a) International Rectifier je konstruirao svoj uinski +O#&, komercijalnonazvan /&.
uvoduvod
(rupa)
$ #truktura sadr!i parazitni bipolarni tranzistor (01&) i tzv. ugra2enu diodu.
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
43/153
3arazitni tranzistor je svojstven strukturi +O#&-a (ne mo!e se izbje'i). On ne smijeuklopiti. 4ato je njegov emiter kratko spojen s bazom. o, stvorena je parazitna (tzv.ugra2ena) dioda. Dakle, uinski +O#& nema zaporni svojstava, on u inverznomsmjeru vodi struju. 3arazitna dioda mo!e se iskoristiti u sklopovima autonomniizmjenjivaa.
$ 4a svojstvo blokiranja odgovoran je p-n$ prijelaz. Oito, kanal je to dulji to je ve'i
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
44/153
probojni blokirni napon.
5ranica zone prostornognaboja ako se metalnaelektroda geita ne proteeiznad n$-podruja.
n$-podruje mora biti dovoljno slabo dopirano da bi se zona prostornog naboja mogla
nesmetano iriti.
$ 3rekrivanjem n$-podruja metalnom elektrodom geita smanjena je jakost elektrinog
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
45/153
polja na rubu p-n$prijelaza.
+etalna elektrodageita se proteeiznad n$-podruja.
$ 3rekrivanjem n$-podruja dobiveno je jo jedno dobro svojstvo strukture: pove'ana
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
46/153
vodljivost n$-podruja (n$-podruje naziva se driftno podruje). 6spod #iO7 stvoren jeakumulacijski sloj, te je pove'ana vodljivost driftnog podruja (smanjen je pad napona ustanju vo2enja).
V-Ika"akte"istike (i%la%ne ka"akte"istike)
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
47/153
+O#& (n-kanalni) bipolarni tranzistor (3)
%vod # je obino zajedniki ulaznom i izlaznom krugu.
'od"uja "ada MOSFET-a
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
48/153
3odsjetimo se. 8od bipolarnog tranzistora podruja rada su: podruje zasi'enja, aktivnopodruje i blokirno podruje. Dakle, otporno podruje analogno je podruju zasi'enja.9ktivno podruje nekad se nazivalo i pentodno podruje.
ID-V
GSka"akte"istika (p"ijenosna ka"akte"istika)
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
49/153
%oite da iznad tzv. napona praga VGS(t)struja odvoda naglo raste.
Fi%ikalno obja!njenje napona p"aga
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
50/153
L duljinakanala
3onovite iz elektronike kako nastaje inverzioni sloj. Ovdje je dovoljno znati da inverzionisloj nastaje kod odre2enog napona i da se taj napon naziva napon praga. 8od uinskog+O#&-a napon praga iznosi nekoliko volti. apon praga, iako ovisi o nizu imbenika,mo!e se po volji podeavati.
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
51/153
% stanju blokiranja napon napajanja mora biti manji od probojnog napona BVDSS. 9kodo2e do proboja, radi se o lavinskom proboju (zato;).
Ova jednad!ba postaje oita ako se napie ovako:
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
52/153
&o je uvjet postojanja inverzionog sloja na desnom kraju kanala.
VCS(x) padnapona du!kanala(naponizme2u neketoke ukanalu i
uvoda)
ekapitula$ija
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
53/153
th)(GSGS VV th)(
DSGSGS VVV
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
54/153
% ati!nom podru"justruja odvoda ovisi samo o naponu VGS. 3ribli!no vrijedi (samo kodmali struja ID):
( )2th)(GSGSD VVKI =
8onstanta # ovisi o geometriji strukture. a granici otpornog i aktivnog podruja je:
DSGSGS VVV = th)(
pa je:
2
DSD KVI =
&o je jednad!ba razgranienja otpornog i aktivnog podruja. 4godno ju je zapamtiti.
Otpo" u stanju vo+enja RDS(on)
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
55/153
+O#& ima manje gubitke od bipolarnog tranzistora za probojne napone manje odnekoliko stotina volti. 4a ve'e probojne napone gubici +O#&-a su ve'i od gubitakabipolarnog tranzistora.
8od niskonaponskog +O#&-a (probojnog napona do nekoliko stotina volti), sve ovekomponente otpora su podjednake 8od visokonaponskog +O#& a dominira R
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
56/153
komponente otpora su podjednake. 8od visokonaponskog +O#&-a dominira Rd.Otpor pojedini dijelova strukture se minimizira to je mogu'e jaim dopiranjem (npr.koncentraciju dopanta u n$-podruju odre2uje probojni napon) i to je mogu'e manjimizmjerama. 3ove'anje napona VGSsmanjuje otpor kanalnog i driftnog podruja.
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
57/153
Osnovni problem gubitaka kod visokonaponskog +O#&-a je pad napona u driftnompodruju. 9 taj pad napona je velik, jer je driftno podruje iroko i jer u vo2enju strujesudjeluju samo elektroni (za gibanje elektrona potrebno je elektrino polje. 3roblem jeto nema plazme. 8od 650&-a stvorena je plazma.
'a"alelno spajanje MOSFET-a
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
58/153
,o+enje 0udu'i da pokretljivost elektrona $e opada s temperaturom, RDS(on) raste stemperaturom. 3orast od =>>o? pove'a RDS(on) za @> A.
Sklapanje #truju svakog tranzistora odre2uje prijenosna karakteristika. Basipanje
prijenosni karakteristika istog tipa tranzistora je umjereno. 4ato je najbolje da su naponiVGSjednaki. o, upravljake elektrode se ne mogu izravno spojiti, pa treba u seriju sgeitom staviti mali otpornik (rasipni induktivitet s kapacitetom upravljake elektrode mo!eizazvati titraje).
Sklopne ka"akte"istike
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
59/153
+O#& je inerentno br!i od bipolarni komponenata, jer tijekom uklapanjaCisklapanjane treba injektiratiCizvlaiti nosioce naboja uCiz silicijske ploice. 1edini naboj u igri je onaju vezi s rasipnim kapacitetima i zonama prostornog naboja.
4a prouavanje karakteristika uklapanja i isklapanja mo!e se upotrijebiti ovaj modeli k +O#& ( d l ij di t d j )
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
60/153
uinskog +O#&-a (model ne vrijedi u otpornom podruju):
iD >,ako je VGSE VGS(t)
iD %m(VGS$ VGS(t),ako je VGS$ VGS(t)E VDS%mse naziva transkonduktancija
CDSne treba ukljuiti u model. 9naliza je slo!ena, jer kapaciteti CGDi CGSovise o naponu.3ribli!no se mo!e uzeti da je C konstantan a da se C mijenja ovako:
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
61/153
3ribli!no se mo!e uzeti da je CGSkonstantan, a da se CGDmijenja ovako:
Model %a anali%u uklapanja i isklapanja MOSFET-a u sila%nom p"etva"au
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
62/153
iD >,ako je VGSE VGS(t)
iD %m(VGS$ VGS(t),ako je VGS$ VGS(t)E VDS
.klapanje
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
63/153
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
64/153
6nterval td(on) (napon VGSraste premanaponu VGS(t)pribli!no linearno)
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
65/153
6nterval tri(struja tranzistora raste
prema I>)
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
66/153
6nterval tf!= (+O#& vodi struju I>ali je jo u aktivnom podruju, naponVDSpada)
G
IGSGG
GRVVI 0
,=
1
,
1
0
d
d
d
d
gdC
IGSGG
gd
GDSDG
CR
VV
C
i
t
v
t
v ===
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
67/153
6nterval tf!7(+O#& vodi struju I>alije ve' u otpornom podruju, napon VDSpada)
2
,
2
0
d
d
d
d
gdC
IGSGG
gd
GDSDG
CR
VV
C
i
t
v
t
v ===
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
68/153
apon VDSje pao na I>rDS(on). apon VGSvie nije pritegnut i nastavlja rasti prema *55.
/sklapanje
&ijek isklapanja inverzan je tijeku uklapanja +etodom kojom su na2eni valni oblici
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
69/153
&ijek isklapanja inverzan je tijeku uklapanja. +etodom kojom su na2eni valni oblicitijekom uklapanja nalaze se valni oblici i tijekom isklapanja. 3retpostavljeno je da napongeita trenutano pada na nulu.
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
70/153
IGBT
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
71/153
I:;T 5,(*&a$!d ga$! ",)o&a $a(,$o6
IGBT
Ako )o(a'!$! MOSFET# )o(a'!$! , I:;T. J!d,(a '! a&,ka *$o%! $o '! (a (9&o' doda( )9&o'# ada ! (9&o' (a,+arazdvojni sloj.
kanalnopodruje
driftnopodruje,razdvojni sloj,
injektiraju'i sloj
Odma se uoava da 650& ima beznaajna zaporna svojstva, jer je probojni napon n"-p"prijelaza ne ve'i od F> *. p"-podruje injektira upljine u n$-podruje i time smanjuje pad
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
72/153
napona u stanju vo2enja.
Ovo je simbol n-kanalnog 650&-a. #trjelica je na strani odvoda, usmjerena je premakanalnom podruju. %kazuje da je u stanju vo2enja p"-podruje injektiraju'e podruje, tj.da injektira upljine prema kanalu. 4ato je 650& poznat i pod nazivom ?O+&(conductivitG-modulated field effect transistor).
+eni se vie dopada ovaj simbol:
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
73/153
On pokazuje da se tokom struje upravlja poljem, a da u toku struje sudjeluju i elektroni iupljine.
Ostali nazivi za 650& su:
$ 65& (insulated gate transistor),
$ bipolarni +O# tranzistor,
$ 5+& (od 5eneral lectric).
650& ujedinjuje dobra svojstva bipolarnog tranzistora i +O#&-a.
o! o st"uktu"i
#truktura ima parazitni tiristor Ovaj tiristor ne smije uklopiti u protivnom 650& bi
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
74/153
$ #truktura ima parazitni tiristor. Ovaj tiristor ne smije uklopiti, u protivnom 650& biizgubio isklopna svojstva. 8ratki spoj kanalnog podruja i uvodnog n"-podrujasprijeava uklapanje parazitnog tiristora.
$ Bazdvojni n"-sloj nije bitan za rad 650&-a. eki 650&-ovi ga nemaju (3&-650&, non-punc-troug (pan) 650&H simetrini 650&), a neki imaju (3&-650&, punc-troug
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
75/153
650&H asimetrini 650&). o, razdvojni n"-sloj omogu'uje u!e n$-podruje (smanjuje padnapona u stanju vo2enja) time to onemogu'uje irenje zone prostornog naboja preman"-podruju.
V-Ika"akte"istike (i%la%ne ka"akte"istike)
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
76/153
9ko nema razdvojnog sloja n"-sloja, probojni napon u blokirnom smjeru u naelu jejednak probojnom naponu u zapornom smjeru.
ID-VGSka"akte"istika (p"ijenosna ka"akte"istika)
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
77/153
3rijenosna karakteristika jednaka je onoj u +O#&-a. 8od ve'i struja je linearna. 9koje napon VGSmanji od napona praga, 650& je u stanju blokiranja. +aksimalni doputeniV
GS
obino ograniuje maksimalna doputena struja ID
.
Stanje bloki"anja (VGS0VGS(t#))
0lokirni napon preuzima p n$ prijelaz 8od 3& 650& a n$ podruje je oko dva puta u!e
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
78/153
0lokirni napon preuzima p-n prijelaz. 8od 3&-650&-a n podruje je oko dva puta u!enego kod 3&-650&-a.
Stanje vo+enja (VGS1VGS(t#))
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
79/153
p"-podruje injektira upljine. % driftnom n$-podruju upljine se kre'u i driftom idifuzijom. 8roz kanal (inverzioni sloj) tee struja elektrona.
Osnovni disk"etni model /*2T-a
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
80/153
Ovaj model prikazuje 650& kao Darlingtonov spoj pn$p"tranzistora i +O#&-a. 0ipolarni tranzistor je glavnitranzistor, a +O#& upravljaki.
n$p
p"
V&=
% pore2enju s konvencionalnim Darlingtonom, upravljaki +O#& vodi ve'i dio struje.On time sprijeava uklapanje parazitnog tiristora.
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
81/153
3ad napona u stanju vo2enja, na temelju nadomjesne seme, iznosi:
kanaldrift1(on) RIVVV DJDS ++=
3ad napona na p"n" prijelazu 1= iznosi >,I $ =,> *. 3ad napona u n$-podruju Vdriftodgovara padu napona u sredinjem podruju uinske diode, i pribli!no je konstantan.+nogo je manji nego kod +O#&-a. Bazlog je pove'anje vodljivosti driftnog podruja.
3ad napona u kanalu usporediv je s padom napona u kanalu +O#&-a.
Sp"ijeavanje uklapanja pa"a%itnog t"an%isto"a
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
82/153
Jateralni tok upljina propusno polarizira pn"prijelaz (1K) i izaziva uklapanje parazitnogtiristora. Jateralni tok upljina u kanalnom p-podruju je izrazit, jer upljine privlai
'
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
83/153
negativni naboj u kanalu. ajve'a propusna polarizacija pn"prijelaza je na mjestu gdjeinverzioni sloj dotie n"-podruje.
3arazitni tranzistor n$pn" uklapa, potee struja baze p"n$p, oba parazitna tranzistorauklope, stvori se pozitivna povratna veza i parazitni tiristor sastavljen od ova dvakomplementarna para itna tran istora klopi
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
84/153
Ls mora biti to je mogu'e manji. Osim toga, kanalno podruje treba jako dopirati(postaje p"-podruje) i proiriti (dublja difuzija). #ve ove mjere smanjuju otpor sloja ispodn"-podruja. o, dio kanalnog podruja u kojem nastaje kanal mora ostati slabijedopiran.
komplementarna parazitna tranzistora uklopi.
3rema tome postoji kritina struja +O#&-a kod koje +O#& gubi svojstvoupravljivosti.
3rema tome, rjeenje je:
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
85/153
Opisani proces uklapanja parazitnog tiristora je statiki proces. Deava se kada statikastruja prekorai kritinu vrijednost. #pomenimo samo to da je u dinamikim uvjetima(kada 650& isklapa) kritina vrijednost struje manja.
Sklopne ka"akte"istike
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
86/153
%klapanje 650&-a, u ve'em dijelu vremena uklapanja, odre2uje +O#&-ni dio 650&-a.4ato je nadomjesni krug 650&-a jednak nadomjesnom krugu +O#&-a.
3rema tome, tijekom uklapanja, valni oblici 650&-a kvalitativno se podudaraju s valnimoblicima +O#&-a.
Model %a anali%u uklapanja i isklapanja MOSFET-a u sila%nom p"etva"au
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
87/153
.klapanje
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
88/153
Opadanje napona !DSodvija se u dva intervala tf!=i tf!7. &ijekom prvog intervala +O#&-ni dio 650&-a prolazi kroz aktivno podruje, kapacitet C%d C%d=. &ijekom drugog intervala+O#& i di 650& l i k t d j k it t C C C
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
89/153
+O#&-ni dio 650&-a prolazi kroz otporno podruje, kapacitet C%d C%d7 L C%d=.
&ijekom drugog intervala treba uzeti u obzir i prolazak p"n$p tranzistora u podrujezasi'enja. On usporuje opadanje blokirnog napona. 6nterval tf!7 zavrava kada ovajtranzistor do2e u podruje zasi'enja.
/sklapanje
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
90/153
*rijeme kanjenja isklapanja td(off) i vrijeme porasta blokirnog napona tr! odre2uje+O#&-ni dio 650&-a.
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
91/153
3ad struje tijekom tfi= odre2uje +O#&-ni dio 650&-a. Bep struje iDtijekom tfi7 potjee oduskladitenog naboja (upljina) u n$-podruju (driftno podruje). 1edan dio uskladitenognaboja se rekombinira, a drugi dio otjee repom struje iD' Du!e vrijeme !ivota nosilaca
naboja (povoljno zbog pada napona) pove'ava rep struje (nepovoljno zbog gubitaka).
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
92/153
ZATITA DIODA I TIRISTORA
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
93/153
OSIGURAIMA
ZATITA DIODA I TIRISTORA
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
94/153
OSIGURAIMA
ZATITA DIODA I TIRISTORA
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
95/153
OSIGURAIMA
ZATITA DIODA I TIRISTORA
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
96/153
OSIGURAIMA
ZATITA DIODA I TIRISTORA
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
97/153
OSIGURAIMA
ZATITA DIODA I TIRISTORA
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
98/153
OSIGURAIMA
ZATITA DIODA I TIRISTORA
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
99/153
OSIGURAIMA
ZATITA DIODA I TIRISTORA
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
100/153
OSIGURAIMA
ZATITA DIODA I TIRISTORAOS G
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
101/153
OSIGURAIMA
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
102/153
POBUDNI STUPNJEVIUPRAVLJIVIH POLUVODIKIH
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
103/153
JVENTILA
BIPOLARNI TRANZISTOR
IGBT
MOSFET
POBUDNI STUPNJEVIUPRAVLJIVIH POLUVODIKIH
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
104/153
JVENTILA
;I3OLARNI TRANZISTOR $*'(o *)a+&'a(a
ko%)o(!($a
;,)o&a(, $a(,$o,a$'!+a'* &o7!(,'!)o"*d(! $*)('!+!#g!(!,a ! $*'(, ,%)*&$a7!(og +a&(og o"&,ka.
POBUDNI STUPNJEVIUPRAVLJIVIH POLUVODIKIH
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
105/153
JVENTILA
MOSFET , I:;T (a)o(k, *)a+&'a(! ko%)o(!($!
POBUDNI STUPNJEVIUPRAVLJIVIH POLUVODIKIH
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
106/153
JVENTILA
Mo7!%o &, o(da * k*g *)a+&'a-k! !&!k$od! a%o $a+,$,(a)o(k, ,+o
Odgo+o '! (aa+(o NE# '!!('!,)ak (,'! $o&,ko '!d(o$a+(o
MOSFET , I:;T (a)o(k, *)a+&'a(! ko%)o(!($!
POBUDNI STUPNJEVIUPRAVLJIVIH POLUVODIKIH
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
107/153
VENTILAD!$a&', *k&a)a('a , ,k&a)a('a I:;Ta
POBUDNI STUPNJEVIUPRAVLJIVIH POLUVODIKIH
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
108/153
VENTILAO(o+(, a$'!+, (a )o"*d(! $*)('!+! MOSFETa
, I:;TaZahtjevi:
Upravljaki napon dovoljno vei od napona praga VGSth. Dovoljnobrzo vrijeme porasta i pada upravljakog napona.
Svojstva:
elativno jednostavni sklopovi. Zanemarivi statiki gubi!i" dokdinamiki gubi!i mogu biti znatni.
TI3INO RJEENJE3O;UDNO: STU3NJA
POBUDNI STUPNJEVIUPRAVLJIVIH POLUVODIKIH
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
109/153
VENTILANe'! je/o(&!2! rje3ej!
Sklopovi zasnovani na standardnim ##$i %&'S integriranim krugovima.
Sklop s komplementarnimemiterskim sljedilom. Velikabrzina uklapanja i isklapanja.
POBUDNI STUPNJEVIUPRAVLJIVIH POLUVODIKIH
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
110/153
VENTILADoda$(, a$'!+,
M"!)2!('o o/2!j!je #*r!2)j!4'%. (%"!)!5
d!$!k4,'a , a$,$a od )!ko$*'a , ka$k, )o'!+a#a$,$a od )!(a)o(a , )od(a)o(a#
da+a('! ,(@o%a4,'! o $a('* *$a+a.
(......
POBUDNI STUPNJEVIUPRAVLJIVIH POLUVODIKIH
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
111/153
VENTILAZa$o '! )o$!"(o ga&+a(ko od+a'a('! *)a+&'a-k, ,g(a&a
POBUDNI STUPNJEVIUPRAVLJIVIH POLUVODIKIH
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
112/153
VENTILAZa$o '! )o$!"(o ga&+a(ko od+a'a('! *)a+&'a-k, ,g(a&a
POBUDNI STUPNJEVIUPRAVLJIVIH POLUVODIKIH
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
113/153
VENTILA3!g&!d '!!('a a ga&+a(ko od+a'a('! *)a+&'a-k, ,%)*&a
Ko,$!('! ,%)*&(og$a(@o%a$oa.
POBUDNI STUPNJEVIUPRAVLJIVIH POLUVODIKIH
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
114/153
VENTILA3!g&!d '!!('a a ga&+a(ko od+a'a('! *)a+&'a-k, ,%)*&a
O)$o,o&a4,'a
POBUDNI STUPNJEVIUPRAVLJIVIH POLUVODIKIH
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
115/153
VENTILA
Ko,$!('! $!(o&og,'!o)$,-kog ),'!(oa*)a+&'a-k, ,%)*&a.3o$!"(o '! %!*k&o)o+&'!.
3!g&!d '!!('a a ga&+a(ko od+a'a('! *)a+&'a-k, ,%)*&a
POBUDNI STUPNJEVIUPRAVLJIVIH POLUVODIKIH
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
116/153
VENTILA
Na"o'ka )*%)a 54ag!)*%)6 ...
, "oo$$a) $!(,ka *'!d(o$a+(a# '!@$,(a# a&, (! ,
)o@!,o(a&(a '!!('a.
3!g&!d '!!('a a ga&+a(ko od+a'a('! *)a+&'a-k, ,%)*&a
POBUDNI STUPNJEVIUPRAVLJIVIH POLUVODIKIH
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
117/153
VENTILAS*+!%!(a '!!('a...,($!g,a(, , )a%!$(, )o"*d(,
$*)('!+,CONCE3T SCALE !,'a)o"*d(, $*)('!+a.
D+o%'!(a$a(@o%a$oka%!*+!a.
:a&+a(ko od+a'a('!
$a(@o%a$oko ,&,o)$,-ko.
POBUDNI STUPNJEVIUPRAVLJIVIH POLUVODIKIH
VENTILA
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
118/153
VENTILAZ!2%r%0o 0!)o /#$)je # LDI 667 8
POBUDNI STUPNJEVIUPRAVLJIVIH POLUVODIKIH
VENTILA
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
119/153
VENTILARje3!2!je *ro$)e0! 0r&2o" 2re0e! 9/e!/ &%0e;! &o*)%('! %0*e/!c%j!9e". transient thermal impedance6
STRUJNA OPTERETIVOSTUINSKIH POLUVODIKIH
VENTILA
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
144/153
VENTILA3RIJENOS TO3LINE MOGE ;ITI
M KONVEKCIJOMM KONDUKCIJOM
M RADIJACIJOM
3REMDA SE SVA TRI NAINA JAVLJAJU KOD UINSKIH3OLUVODIKIH VENTILA# OD NAJVEE: JE UTJECAJAKONDUKCIJA TO3LINE 5VOENJE6
STRUJNA OPTERETIVOSTUINSKIH POLUVODIKIH
VENTILA
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
145/153
VENTILAMOGE SE 3OKAZATI DA VRIJEDI ANALO:IJA ELEKTRIKIH I
TO3LINSKIH VELIINA# TO NAM 3OMAGE 3RIMODELIRANJU
STRUJNA OPTERETIVOSTUINSKIH POLUVODIKIH
VENTILA
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
146/153
VENTILAMODELIRANJE TO3LINSKO: KRU:A 3OLUVODIKO:VENTILA
STATIKO MODELIRANJE
STRUJNA OPTERETIVOSTUINSKIH POLUVODIKIH
VENTILA
-
7/21/2019 Pred UCIEL Ucinske Komponente
147/153
VENTILAMODELIRANJE TO3LINSKO: KRU:A 3OLUVODIKO:
VENTILADINAMIKO MODELIRANJE 9LANASTI MODEL
top related