Takardun Bayani na Diyodi na SiC Schottky na TO-247-2L - 650V, 4A, 1.4V Farashin Gaba - Girman Kunshin 15.6x10.0x4.5mm - Takardun Fasaha na Hausa

1. Bayyani Game da Samfur

Wannan takarda ta yi cikakken bayani game da ƙayyadaddun bayanai don Babban Aikin Diyodi na Shinge na Schottky na Silicon Carbide (SiC) wanda ke cikin kunshin TO-247-2L. An ƙera na'urar don aikace-aikacen canza wutar lantarki mai ƙarfi, mai mitar girma inda inganci, sarrafa zafi, da saurin sauyawa suke da mahimmanci. Ta yin amfani da fasahar SiC, wannan diyodi yana ba da fa'idodi masu mahimmanci idan aka kwatanta da takwarorinsu na tushen silicon na gargajiya, musamman wajen rage asarar sauyawa da ba da damar yin aiki da mitoci mafi girma.

Babban aikin wannan ɓangaren shine samar da kwararar wutar lantarki guda ɗaya tare da raguwar ƙarfin lantarki kaɗan kuma kusan sifili cajin dawowa. Matsayinsa na farko yana cikin da'irori masu buƙatar saurin sauyawa da inganci mai girma, kamar wadatar wutar lantarki mai sauyawa (SMPS), masu jujjuya wutar lantarki, da na'urorin motsa mota. Ka'idar aiki ta asali ta dogara ne akan haɗin ƙarfe-semiconductor na shingen Schottky, wanda, lokacin da aka ƙera shi da Silicon Carbide, yana ba da damar babban ƙarfin lantarki na rushewa yayin da yake kiyaye ƙarancin ƙarfin lantarki na gaba da kuma kyakkyawan aikin zafi mai girma.

2. Bincike Mai Zurfi na Ma'auni na Fasaha

2.1 Halaye na Lantarki

Ma'auni na lantarki suna ayyana iyakokin aiki da aikin diyodi a ƙarƙashin yanayi daban-daban.

• Matsakaicin Matsakaicin Ƙarfin Lantarki na Baya (VRRM):650V. Wannan shine matsakaicin ƙarfin lantarki na baya da diyodi zai iya jurewa akai-akai. Yana ayyana ƙimar ƙarfin lantarki na na'urar a aikace-aikace kamar matakan gyara ƙimar wutar lantarki (PFC) waɗanda ke aiki daga na'urar gyara wutar lantarki ta 230VAC.
• Ci gaba da Ƙarfin Gaba (IF):4A. Wannan shine matsakaicin matsakaicin ƙarfin gaba da diyodi zai iya gudanar da ci gaba, wanda ke iyakance ta halayensa na zafi. Ainihin ƙarfin da ake iya amfani da shi ya dogara da sanyaya zafi da yanayin yanayi.
• Ƙarfin Lantarki na Gaba (VF):Yawanci 1.4V a IF=4A da TJ=25°C, tare da matsakaicin 1.75V. Wannan ma'auni yana da mahimmanci don ƙididdige asarar gudanarwa (Pcond = VF * IF). Ƙarancin VF shine babban fa'idar fasahar SiC Schottky, wanda ke ba da gudummawa kai tsaye ga ingantaccen tsarin tsarin.
• Ƙarfin Lantarki na Baya (IR):Matsakaicin 25 µA a VR=520V da TJ=25°C. Wannan ƙaramin ƙarfin lantarki na baya yana rage asarar wutar lantarki a lokacin kashewa.
• Jimlar Cajin Capacitive (QC):6.4 nC (na yau da kullun) a VR=400V. Wannan ma'auni ne mai mahimmanci don sauyawa mai mitar girma. Ƙimar QC ƙarami tana nuna cewa ana buƙatar caji kaɗan a kowane zagayowar sauyawa, wanda ke haifar da ƙananan asarar sauyawa idan aka kwatanta da diyodiyoyi na haɗin PN na silicon ko ma diyodiyoyi na jikin MOSFET na silicon carbide.
• Makamashin Ajiyar Capacitance (EC):1 µJ (na yau da kullun) a VR=400V. Ana ɓata wannan makamashi a lokacin kowane taron kunna kuma wani ɓangare ne na jimlar lissafin asarar sauyawa.

2.2 Halaye na Zafi

Gudanar da zafi yana da mahimmanci don aiki mai aminci da cimma ƙimar aikin da aka ƙayyade.

• Matsakaicin Yanayin Zafi na Junction (TJ,max):175°C. Wannan shine matsakaicin zafin jiki da haɗin semiconductor zai iya kaiwa. Yin aiki kusa da wannan iyaka zai rage tsawon rayuwa da aminci.
• Juriya na Zafi, Junction-to-Case (RθJC):4.5 °C/W (na yau da kullun). Wannan ƙarancin juriya na zafi yana nuna ingantaccen canja wurin zafi daga guntun silicon zuwa akwatin kunshi. Dukiya ce ta kafaffen na'urar. Jimlar juriya na zafi daga junction zuwa yanayi (RθJA) shine jimlar RθJC, juriya na kayan hulɗar zafi, da juriya na sanyaya zafi. Ƙarancin RθJC yana ba da damar ƙananan sanyaya zafi ko mafi girman ɓarnar wutar lantarki.
• Jimlar ɓarnar Wutar Lantarki (PD):33 W a TC=25°C. An samo wannan ƙimar daga juriya na zafi da matsakaicin yanayin zafi na junction. A aikace, ƙarfin ɓarnar wutar lantarki da aka yarda yana raguwa yayin da zafin akwati ya tashi.

2.3 Matsakaicin Ma'auni da Iyakoki

Waɗannan su ne iyakokin damuwa waɗanda ba za a wuce su a kowane yanayi ba don hana lalacewa na dindindin.

• Ƙarfin Gaba na Guguwa Wanda Ba a Maimaita (IFSM):19A na rabin igiyar igiyar ruwa na 10ms a TC=25°C. Wannan ƙimar tana ayyana ikon diyodi don ɗaukar nauyin nauyi na ɗan lokaci, kamar ƙarfin shiga yayin kunna wutar lantarki.
• Yanayin Zafin Ajiya (TSTG):-55°C zuwa +175°C.
• Torque na Maƙala:0.8 zuwa 8.8 N·m don dunƙule M3 ko 6-32. Daidaitaccen torque yana tabbatar da kyakkyawar hulɗar zafi tsakanin shafin kunshi da sanyaya zafi.

3. Bincike na Lanƙwasa Aiki

Takardun bayanin ya haɗa da jadawali da yawa na halaye masu mahimmanci don cikakken ƙira.

3.1 Halayen VF-IF

Wannan jadawali yana nuna alaƙar tsakanin faɗuwar ƙarfin lantarki na gaba da ƙarfin gaba a yanayin zafi daban-daban na junction. Abubuwan lura masu mahimmanci: VF yana da ma'auni mara kyau na zafin jiki; yana raguwa kaɗan yayin da zafin jiki ya karu. Wannan halayen yana taimakawa wajen hana guduwar zafi lokacin da aka haɗa na'urori da yawa, saboda na'urar mai zafi za ta gudanar da ɗan ƙarin ƙarfi, yana haɓaka raba ƙarfi.

3.2 Halayen VR-IR

Wannan lanƙwasa tana nuna ƙarfin lantarki na baya akan ƙarfin lantarki na baya a yanayin zafi daban-daban. Yana nuna cewa ƙarfin lantarki na baya yana ƙaruwa da ƙarfi tare da duka ƙarfin lantarki da zafin jiki. Masu ƙira dole ne su tabbatar da ƙarfin lantarki na baya na aiki yana ba da isasshen gefe a ƙasa da VRRM, musamman a yanayin zafi mai girma.

3.3 Matsakaicin Ƙarfin Gaba vs. Yanayin Zafi na Akwati

Wannan lanƙwasa na rage ƙimar yana nuna yadda matsakaicin ƙarfin gaba da aka yarda da ci gaba yana raguwa yayin da zafin akwati ya karu. Aikace-aikace ne kai tsaye na juriya na zafi da matsakaicin yanayin zafi na junction. Misali, don gudana a cikakken 4A, dole ne a kiyaye zafin akwati a ko ƙasa da 25°C, wanda yawanci yana buƙatar sanyaya mai aiki.

3.4 Tsangwama na Tsangwama na Zafi

Wannan jadawali yana da mahimmanci don kimanta aikin zafi yayin aikin bugun jini. Yana nuna cewa don ƙananan faɗin bugun jini (misali, ƙasa da 1ms), ingantaccen juriya na zafi daga junction zuwa akwati ya fi ƙasa da RθJC na tsayayye. Wannan yana ba da damar na'urar don ɗaukar mafi girman ƙarfin kololuwa a cikin aikace-aikacen sauyawa inda kewayon aiki ya yi ƙasa.

4. Bayanan Injiniya da Kunshi

4.1 Girman Kunshi (TO-247-2L)

Na'urar tana amfani da daidaitaccen kunshin TO-247-2L tare da manyan biyu. Manyan girma sun haɗa da:

• Jimlar tsayi (D): 15.6 mm (typ)
• Jimlar faɗi (E): 9.99 mm (typ)
• Jimlar tsayi (A): 4.5 mm (typ)
• Tazarar jagora (e1): 5.08 mm (asali)
• Nisan ramin maƙala (E3): 8.70 mm (tunani)

Kunshin yana da ramin maƙala keɓantacce, ma'ana shafin ƙarfe (akwati) yana haɗe da lantarki zuwa cathode. Dole ne a yi la'akari da wannan yayin ƙirar sanyaya zafi da keɓancewar lantarki.

4.2 Tsarin Fil da Polarity

An ayyana fitar da fil a sarari:

• Fil 1: Cathode (K)
• Fil 2: Anode (A)
• Akwati (Shafin Ƙarfe): An haɗa shi da Cathode (K)

Daidaitaccen polarity yana da mahimmanci. Juya diyodi a cikin baya yayin haɗawa zai haifar da gazawar nan take lokacin amfani da wutar lantarki.

4.3 Tsarin Ƙasa na PCB da Ake Ba da Shawara

An ba da shawarar sawun ƙafa don ɗora manyan abubuwan a saman, gami da girman kushin da tazara don tabbatar da samuwar haɗin gwiwa da kwanciyar hankali na injiniya.

5. Jagororin Aikace-aikace

5.1 Da'irori na Aikace-aikace na Yau da Kullun

Wannan diyodi ya dace da kyau don nau'ikan lantarki masu ƙarfi da yawa:

• Gyaran Ƙimar Wutar Lantarki (PFC):Ana amfani dashi azaman diyodi mai haɓakawa a cikin yanayin gudanarwa na ci gaba (CCM) ko yanayin canzawa (TM) na da'irar PFC. Saurin sauyawa da ƙarancin QC suna rage asara a mitocin sauyawa masu girma (misali, 65-100 kHz), yana inganta ingantaccen wadatar wutar lantarki.
• Masu Juya Wutar Lantarki na Rana:Ana amfani dashi a cikin haɗin DC ko kuma a matsayin diyodiyoyi masu jujjuyawa a cikin gadar mai jujjuyawa. Ƙarfin yanayin zafi da inganci suna da mahimmanci don haɓaka girbin makamashi da aminci a cikin yanayin waje.
• Samar da Wutar Lantarki mara Katsewa (UPS):Ana amfani dashi a cikin matakan gyara wutar lantarki da na'urorin jujjuyawa don inganta inganci da yawan wutar lantarki.
• Na'urorin Mota:Yana aiki azaman diyodi mai jujjuyawa ko matsewa a cikin gadar IGBT ko MOSFET, yana ba da damar saurin sauyawa da rage ƙarfin lantarki.
• Wadatar Wutar Lantarki na Cibiyar Bayanai:Inganci mai girma yana fassara kai tsaye zuwa ƙananan farashin aiki da rage buƙatun sanyaya a cikin yanayin uwar garken mai yawa.

5.2 Tunani na Ƙira da Mafi Kyawun Ayyuka

• Ƙirar Zafi:Koyaushe ƙididdige sanyaya zafi da ake buƙata bisa ga mafi munin ɓarnar wutar lantarki (Pcond + Psw) da matsakaicin yanayin zafi. Yi amfani da kayan hulɗar zafi (TIM) tare da ƙarancin juriya na zafi. Dole ne torque na maƙala ya kasance cikin kewayon da aka ƙayyade.
• Lissafin Asarar Sauyawa:Yayin da asarar dawowa ba ta da mahimmanci, dole ne a ƙididdige asarar sauyawa na capacitive (Psw_cap = 0.5 * C * V^2 * f) ta amfani da halayen CV da ainihin mitar sauyawa da ƙarfin lantarki.
• Haɗa Na'urori:Ma'auni mara kyau na zafin jiki na VF yana sauƙaƙa raba ƙarfi. Duk da haka, don mafi kyawun daidaito, tabbatar da tsarin PCB mai daidaito, daidaitattun alamun gado/manyan abubuwa, da sanyaya zafi gama gari.
• Damuwa na Ƙarfin Lantarki:Haɗa da'irori na snubber ko damper RC idan ya cancanta don sarrafa ƙarfin lantarki wanda ke haifar da inductance parasitic a cikin madauki na da'ira, musamman lokacin sauyawa a yanayin di/dt masu girma.
• Tunanin Gudun Ƙofar (don maɓallan sauyawa masu alaƙa):Saurin sauyawa na wannan diyodi na iya haifar da babban dv/dt wanda zai iya haɗawa cikin da'irori na tuƙi na ƙofar. Daidaitaccen shimfidawa da garkuwa suna da mahimmanci.

6. Kwatancen Fasaha da Fa'idodi

Idan aka kwatanta da daidaitattun diyodiyoyi na dawowa da sauri (FRDs) na silicon ko ma diyodiyoyi na PN na silicon, wannan diyodi na SiC Schottky yana ba da fa'idodi daban-daban:

• Kusan Sifili Dawowa:Tsarin shingen Schottky ba shi da ma'ajiyar 'yan ƙaramin ɗaukar hoto, yana kawar da ƙarfin dawowa (Qrr) da asarar sauyawa masu alaƙa. Wannan shine babban fa'idarsa.
• Matsakaicin Yanayin Zafi na Aiki:Kayan SiC na iya aiki da aminci a yanayin zafi har zuwa 175°C, idan aka kwatanta da 150°C ko ƙasa da haka ga na'urorin silicon da yawa.
• Matsakaicin Mitocin Sauyawa:Rashin Qrr da ƙarancin QC suna ba da damar yin aiki a mitoci sama da 100 kHz, yana ba da damar ƙananan abubuwan maganadisu (inductors, transformers) da ƙara yawan wutar lantarki.
• Ingantaccen Tsarin Tsarin:Ƙananan asarar gudanarwa (daga ƙarancin VF) da kusan sifili asarar sauyawa suna haɓaka ingantaccen mai jujjuyawa a cikin kewayon nauyin.
• Rage Bukatun Sanyaya:Mafi girman inganci da ingantaccen aikin zafi mai girma na iya haifar da ƙananan sanyaya zafi, ƙarancin farashi ko ma sanyaya mara aiki a wasu aikace-aikace.

7. Tambayoyin da Ake Yawan Yi (FAQs)

7.1 Shin ana iya amfani da wannan diyodi a matsayin maye gurbin diyodi na silicon a cikin ƙirar da ke akwai?

Duk da yake a lantarki yana iya aiki, maye gurbin kai tsaye ba koyaushe yake da sauƙi ba. Saurin sauyawa na iya haifar da ƙarin tsangwama na lantarki (EMI) saboda babban dv/dt da di/dt. Shimfidawa da hanyoyin sadarwa na snubber na iya buƙatar sake kimantawa. Bugu da ƙari, tuƙin ƙofar na'urar sauyawa mai alaƙa (misali, MOSFET) na iya shafar ƙarancin asarar sauyawa da bambancin siffofin ƙarfin lantarki/ƙarfi.

7.2 Me ya sa farashin gaba (1.4V) ya fi na diyodi na Schottky na silicon na yau da kullun?

Diyodiyoyi na Schottky na silicon suna da ƙananan tsayin shinge, suna haifar da ƙimar VF a kusa da 0.3-0.7V, amma ƙarfin lantarki na rushewa yawanci yana iyakance ga ƙasa da 200V. Babban bandgap na Silicon Carbide yana ba da damar mafi girman ƙarfin lantarki na rushewa (650V a wannan yanayin) amma yana haifar da mafi girman yuwuwar gina ɗaki don haka mafi girman faɗuwar ƙarfin lantarki na gaba. Wannan ciniki ne na asali a cikin ilimin kimiyyar kayan.

7.3 Ta yaya zan haɗa waɗannan diyodiyoyi don ƙarin ƙarfi?

Ma'auni mara kyau na zafin jiki yana taimakawa wajen raba ƙarfi. Don mafi kyawun sakamako: 1) Sanya na'urori akan sanyaya zafi gama gari don daidaita yanayin zafi na akwati. 2) Tabbatar da tsarin PCB mai daidaito tare da daidaitattun tsayin gado da juriya ga kowane anode da cathode. 3) Yi la'akari da ƙara ƙananan resistors na jeri ko haɗin maganadisu don tilasta raba a cikin aikace-aikace masu mahimmanci, ko da yake sau da yawa wannan ba lallai ba ne saboda halayen VF.

7.4 Menene mahimmancin ma'aunin "Jimlar Cajin Capacitive (QC)"?

QC yana wakiltar jimlar cajin da ke da alaƙa da capacitance junction na diyodi lokacin da aka caje shi zuwa takamaiman ƙarfin lantarki (400V a nan). Yayin kunna maɓallin adawa a cikin da'ira (misali, MOSFET a cikin mai haɓakawa), wannan cajin yana gajarta ta hanyar maɓalli, yana haifar da haɓakar ƙarfi da asarar makamashi. Ƙaramin QC (6.4nC) yana nufin wannan asarar yana da ƙanƙanta, yana ba da gudummawa ga ikon sauyawa mai sauri na diyodi.

8. Trends na Masana'antu da Ci Gaba na Gaba

Na'urorin wutar lantarki na Silicon Carbide, gami da diyodiyoyi na Schottky da MOSFETs, wani yanki ne mai saurin girma a cikin masana'antar lantarki mai ƙarfi. Ana motsa yanayin ne ta hanyar turawa na duniya don ingantaccen makamashi, ƙananan wadatar wutar lantarki, da lantarkin sufuri (EVs). Manyan abubuwan ci gaba sun haɗa da:

• Matsakaicin Ƙimar Ƙarfin Lantarki:Na'urori masu ƙimar 1200V da 1700V suna zama ruwan dare gama gari, suna niyya aikace-aikace kamar masu jujjuyawar jan hankalin motocin lantarki da na'urorin motsa mota na masana'antu.
• Ƙananan RθJC da Ingantattun Kunshi:Sabbin fasahohin kunshi (misali, haɗin tagulla kai tsaye, ingantaccen haɗa guntun) suna rage juriya na zafi, suna ba da damar mafi girman yawan wutar lantarki.
• Haɗawa:Akwai wani yanayi zuwa haɗa diyodiyoyi na SiC Schottky tare da MOSFETs na SiC a cikin modules don ƙirƙirar ƙwayoyin sauyawa masu inganci tare da ƙaramin inductance parasitic.
• Rage Farashi:Yayin da masana'antar wafer ke haɓaka kuma yawan lahani ke raguwa, farashin SiC akan silicon yana raguwa a hankali, yana faɗaɗa karɓarsa fiye da aikace-aikace masu inganci.

Na'urar da aka bayyana a cikin wannan takardun bayanin tana wakiltar balagagge kuma an karɓa sosai a wannan lanƙwasa na fasaha, yana ba da daidaitaccen daidaito na aiki, aminci, da farashi don faɗin ayyukan canza wutar lantarki mai inganci.