Pred UCIEL Ucinske Komponente

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


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.


3/153

TEMELJNE POLUVODIKE STRUKTUREZAPIRANJE I VOENJE DIODNE STRUKTURE

Dak&!# 39)od*-'!'! a(oda# a N9)od*-'! ka$oda.


4/153

TEMELJNE POLUVODIKE STRUKTUREUVJETI VOENJA TIRISTORSKE STRUKTURE - I


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.


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.


7/153

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.


8/153

UINSKA PIN DIODASTRUKTURA


9/153

UINSKA PIN DIODAPROBOJ NA KONTURI -

PROBLEM


10/153

UINSKA PIN DIODAPROBOJ NA KONTURI -

RJEENJE


11/153

UINSKA PIN DIODAMEHANIKA NAPREZANJA-

PROBLEM


12/153

UINSKA PIN DIODAMEHANIKA NAPREZANJA- RJEENJE: JEDNOSTRANO

HLAENJE


13/153

UINSKA PIN DIODAMEHANIKA NAPREZANJA- RJEENJE: DVOSTRANO

HLAENJE


14/153

UINSKA PIN DIODADINAMIKE KARAKTERISTIKE


15/153



16/153


"6 U k*g* )o$o', ,(d*k$,+(o$


17/153



18/153


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%


19/153

S+HOTTK,JEVA DIODA


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


21/153

S+HOTTK,JEVA DIODA


22/153


23/153

KLASINI TIRISTOR


24/153

KLASINI TIRISTOR

3RO;LEM NEJEDNOLIKO: IRENJA VODLJIVO: 3ODRUJA TIJEKOM

UKLA3ANJA

RJEAVA SE 3OSE;NIM KONSTRUKCIJAMA :EITA 5U3RAVLJAKEELEKTRODE6


25/153

KLASINI TIRISTOR

KOD ISKLA3ANJA TIRISTORU JE 3OTRE;NO OSI:URATI DOVOLJNOVRIJEME ODMARANJA 5VEE OD VREMENA O3ORAVLJANJA6


26/153


27/153

TRIJAK

TRIJAK IMA SLOGENU STRUKTURU# NIJETAKO 3OUZDAN I NE KORISTI SE KAO U3ROFESIONALNOJ 3RIMJENI.

3RIMJER KORITENJA 3RIMJERICE KODKUNIH RE:ULATORA RASVJETE.


28/153


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.


30/153

IZLAZNI STUPANJ


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


32/153


TIRISTORA

IZLAZNI STUPANJ


33/153


TIRISTORAOptimalni okidni impuls

Okidni impuls karakterizira: brzina porasta, amplitudai trajanje.

Definicija brzine porasta (strmine), amplitude i trajanja okidnog impulsa

IZLAZNI STUPANJ


34/153


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


35/153


TIRISTORA

O&')!j!je )!%. o'%/%.%0*#)(!


36/153


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)


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


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


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:


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


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.


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


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


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


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)


47/153

+O#& (n-kanalni) bipolarni tranzistor (3)

%vod # je obino zajedniki ulaznom i izlaznom krugu.

'od"uja "ada MOSFET-a


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)


49/153

%oite da iznad tzv. napona praga VGS(t)struja odvoda naglo raste.

Fi%ikalno obja!njenje napona p"aga


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.


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:


52/153

&o je uvjet postojanja inverzionog sloja na desnom kraju kanala.

VCS(x) padnapona du!kanala(naponizme2u neketoke ukanalu i

uvoda)

ekapitula$ija


53/153

th)(GSGS VV th)(

DSGSGS VVV


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)


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


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.


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


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


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 )


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:


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


62/153

iD >,ako je VGSE VGS(t)

iD %m(VGS$ VGS(t),ako je VGS$ VGS(t)E VDS

.klapanje


63/153


64/153

6nterval td(on) (napon VGSraste premanaponu VGS(t)pribli!no linearno)


65/153

6nterval tri(struja tranzistora raste

prema I>)


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 ===


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 ===


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


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.


70/153

IGBT


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


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:


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


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


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)


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)


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


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#))


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


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.


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


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

'


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


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:


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


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


87/153

.klapanje


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


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


90/153

*rijeme kanjenja isklapanja td(off) i vrijeme porasta blokirnog napona tr! odre2uje+O#&-ni dio 650&-a.


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).


92/153

ZATITA DIODA I TIRISTORA


93/153

OSIGURAIMA



94/153

OSIGURAIMA



95/153

OSIGURAIMA



96/153

OSIGURAIMA



97/153

OSIGURAIMA



98/153

OSIGURAIMA



99/153

OSIGURAIMA



100/153

OSIGURAIMA

ZATITA DIODA I TIRISTORAOS G


101/153

OSIGURAIMA


102/153

POBUDNI STUPNJEVIUPRAVLJIVIH POLUVODIKIH


103/153

JVENTILA

BIPOLARNI TRANZISTOR

IGBT

MOSFET



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.



105/153

JVENTILA

MOSFET , I:;T (a)o(k, *)a+&'a(! ko%)o(!($!



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(!($!



107/153

VENTILAD!$a&', *k&a)a('a , ,k&a)a('a I:;Ta



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



109/153

VENTILANe'! je/o(&!2! rje3ej!

Sklopovi zasnovani na standardnim ##$i %&'S integriranim krugovima.

Sklop s komplementarnimemiterskim sljedilom. Velikabrzina uklapanja i isklapanja.



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.

(......



111/153

VENTILAZa$o '! )o$!"(o ga&+a(ko od+a'a('! *)a+&'a-k, ,g(a&a



112/153

VENTILAZa$o '! )o$!"(o ga&+a(ko od+a'a('! *)a+&'a-k, ,g(a&a



113/153

VENTILA3!g&!d '!!('a a ga&+a(ko od+a'a('! *)a+&'a-k, ,%)*&a

Ko,$!('! ,%)*&(og$a(@o%a$oa.



114/153

VENTILA3!g&!d '!!('a a ga&+a(ko od+a'a('! *)a+&'a-k, ,%)*&a

O)$o,o&a4,'a



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



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



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.


VENTILA


118/153

VENTILAZ!2%r%0o 0!)o /#$)je # LDI 667 8


VENTILA


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


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


VENTILA


145/153

VENTILAMOGE SE 3OKAZATI DA VRIJEDI ANALO:IJA ELEKTRIKIH I

TO3LINSKIH VELIINA# TO NAM 3OMAGE 3RIMODELIRANJU


VENTILA


146/153

VENTILAMODELIRANJE TO3LINSKO: KRU:A 3OLUVODIKO:VENTILA

STATIKO MODELIRANJE


VENTILA


147/153

VENTILAMODELIRANJE TO3LINSKO: KRU:A 3OLUVODIKO:

VENTILADINAMIKO MODELIRANJE 9LANASTI MODEL

Documents

Pred UCIEL Ucinske Komponente