सामग्री सूची
- 1. उत्पाद अवलोकन
- 2. गहन तकनीकी मापदंड विश्लेषण
- 2.1 विद्युत विशेषताएँ
- 2.2 अधिकतम रेटिंग और तापीय विशेषताएँ
- 3. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण
- 3.1 फॉरवर्ड कैरेक्टरिस्टिक (VF-IF)
- 3.2 रिवर्स कैरेक्टरिस्टिक (VR-IR)
- 3.3 कैपेसिटिव विशेषता (VR-Ct)
- 3.4 सर्ज करंट डेरेटिंग (IFSM – PW)
- 3.5 ट्रांजिएंट थर्मल इम्पीडेंस (ZθJC)
- 4. Mechanical and Packaging Information
- 4.1 Package Outline and Dimensions
- 4.2 पिन कॉन्फ़िगरेशन और ध्रुवता
- 4.3 अनुशंसित PCB पैड लेआउट
- 5. सोल्डरिंग और असेंबली गाइड
- 6. अनुप्रयोग सुझाव
- 6.1 विशिष्ट अनुप्रयोग सर्किट
- 6.2 Design Considerations
- 7. Technical Comparison and Advantages
- 8. सामान्य प्रश्न (FAQs)
- 9. वास्तविक डिज़ाइन केस स्टडी
- 10. कार्य सिद्धांत
- 11. प्रौद्योगिकी रुझान
1. उत्पाद अवलोकन
यह दस्तावेज़ TO-252-3L (DPAK) सरफेस माउंट पैकेज में उपलब्ध एक उच्च-प्रदर्शन सिलिकॉन कार्बाइड शॉटकी बैरियर डायोड के विनिर्देशों का विस्तृत विवरण प्रस्तुत करता है। यह उपकरण उच्च दक्षता, उच्च तापीय प्रदर्शन और उच्च स्विचिंग गति के लिए महत्वपूर्ण उच्च वोल्टेज, उच्च आवृत्ति शक्ति रूपांतरण अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है। इसकी मूल तकनीक सिलिकॉन कार्बाइड के उत्कृष्ट पदार्थ गुणों का लाभ उठाती है, जो पारंपरिक सिलिकॉन-आधारित डायोड की तुलना में उच्च तापमान, उच्च वोल्टेज और उच्च स्विचिंग आवृत्तियों पर कार्य करने में सक्षम बनाती है।
इस घटक का प्राथमिक उद्देश्य उन्नत बिजली आपूर्ति टोपोलॉजी में एक रेक्टिफायर या फ्रीव्हीलिंग डायोड के रूप में कार्य करना है। इसके अंतर्निहित गुण इसे हानियों को न्यूनतम करने, निष्क्रिय घटकों और हीट सिंक के आकार को कम करने के उद्देश्य से डिज़ाइन किए गए आधुनिक उच्च-घनत्व शक्ति डिज़ाइनों के लिए एक आदर्श विकल्प बनाते हैं।
2. गहन तकनीकी मापदंड विश्लेषण
2.1 विद्युत विशेषताएँ
विद्युत पैरामीटर विशिष्ट परिस्थितियों में डिवाइस के संचालन की सीमाएँ और प्रदर्शन निर्धारित करते हैं।
- Repetitive Peak Reverse Voltage (VRRM):650V। यह डायोड द्वारा बार-बार सहन किया जा सकने वाला अधिकतम तात्कालिक रिवर्स वोल्टेज है। यह उपकरण का वोल्टेज रेटिंग निर्धारित करता है और पावर फैक्टर करेक्शन या रेक्टिफाइड मेन्स वोल्टेज द्वारा संचालित इन्वर्टर ब्रिज जैसे सर्किट में डायोड के चयन के लिए महत्वपूर्ण है।
- Continuous Forward Current (IF):यह 135°C के केस तापमान पर 8A है। यह रेटिंग डायोड की निरंतर चालन स्थिति में धारा वहन क्षमता को दर्शाती है, जो उसकी ऊष्मा अपव्यय क्षमता द्वारा सीमित है। उच्च केस तापमान पर यह विनिर्देश इसकी मजबूत तापीय प्रदर्शन को उजागर करता है।
- Forward Voltage (VF):8A धारा, 25°C जंक्शन तापमान पर टाइपिकल मान 1.5V और अधिकतम मान 1.85V है। यह पैरामीटर सीधे तौर पर चालन हानि को प्रभावित करता है। सिलिकॉन कार्बाइड उपकरणों के लिए, अपेक्षाकृत कम VF सिस्टम दक्षता बढ़ाने में सहायक होता है। कृपया ध्यान दें कि VF में नकारात्मक तापमान गुणांक होता है, जिसका अर्थ है कि यह जंक्शन तापमान बढ़ने के साथ घटता है, यह शॉटकी डायोड की एक विशेषता है।
- रिवर्स करंट (IR):520V, 25°C पर अधिकतम 40 µA। यहां तक कि उच्च वोल्टेज रिवर्स वोल्टेज और उच्च तापमान (175°C पर अधिकतम 20 µA) पर भी इसकी लीकेज करंट अत्यंत कम है, जिससे ऑफ-स्टेट लॉस न्यूनतम हो जाते हैं।
- टोटल कैपेसिटेंस चार्ज (QC):400V पर टाइपिकल मान 12 nC है। यह स्विचिंग प्रदर्शन का एक महत्वपूर्ण गुणवत्ता कारक है। कम QC का अर्थ है कि प्रत्येक स्विचिंग चक्र में कम चार्ज स्थानांतरित करने की आवश्यकता होती है, जिससे स्विचिंग हानियाँ कम होती हैं और उच्च आवृत्ति पर कार्य करना संभव होता है।
2.2 अधिकतम रेटिंग और तापीय विशेषताएँ
ये पैरामीटर सुरक्षित संचालन की पूर्ण सीमाएँ और डिवाइस की ताप प्रबंधन क्षमता को परिभाषित करते हैं।
- Surge Non-Repetitive Forward Current (IFSM):14.4A for a 10ms half-sine wave. This rating is crucial for withstanding short-circuit events, surge currents, or other transient overload conditions.
- Junction Temperature (TJ):अधिकतम 175°C। उच्च अधिकतम कार्य तापमान सिलिकॉन कार्बाइड सामग्री का प्रत्यक्ष लाभ है, जो प्रतिकूल वातावरण में कार्य करने या उच्च शक्ति घनत्व के लिए अधिक कॉम्पैक्ट डिजाइन प्राप्त करने की अनुमति देता है।
- थर्मल प्रतिरोध, जंक्शन से केस (RθJC):विशिष्ट मान 3.7 °C/W है। कम थर्मल प्रतिरोध इंगित करता है कि सेमीकंडक्टर जंक्शन से पैकेज केस तक ऊष्मा हस्तांतरण दक्षता अधिक है। यह थर्मल प्रबंधन डिजाइन के लिए एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है, क्योंकि यह निर्धारित करता है कि दी गई बिजली की खपत पर जंक्शन तापमान कितना बढ़ेगा। कम RθJC उच्च शक्ति प्रसंस्करण क्षमता या छोटे हीट सिंक के उपयोग की अनुमति देता है।
- कुल बिजली की खपत (PD):40W. यह डिवाइस द्वारा अपव्यय की जा सकने वाली अधिकतम शक्ति है, जो थर्मल प्रतिरोध और अधिकतम जंक्शन तापमान द्वारा सीमित है।
3. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण
डेटाशीट में कई विशेषता वक्र शामिल हैं जो विस्तृत डिजाइन और सिमुलेशन के लिए महत्वपूर्ण हैं।
3.1 फॉरवर्ड कैरेक्टरिस्टिक (VF-IF)
यह ग्राफ विभिन्न जंक्शन तापमानों पर फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप और फॉरवर्ड करंट के बीच संबंध दर्शाता है। डिजाइनर विभिन्न परिचालन स्थितियों के तहत चालू हानि की सटीक गणना करने के लिए इस ग्राफ का उपयोग करते हैं। वक्र एक विशिष्ट घातीय संबंध प्रदर्शित करेगा, जहां दिए गए करंट पर, तापमान जितना अधिक होगा, वोल्टेज ड्रॉप उतना ही कम होगा।
3.2 रिवर्स कैरेक्टरिस्टिक (VR-IR)
यह वक्र लागू रिवर्स वोल्टेज के साथ रिवर्स लीकेज करंट के संबंध को दर्शाता है। यह तालिका में निर्दिष्ट, संपूर्ण ऑपरेटिंग वोल्टेज रेंज में कम लीकेज करंट की पुष्टि करता है।
3.3 कैपेसिटिव विशेषता (VR-Ct)
यह ग्राफ रिवर्स वोल्टेज के साथ जंक्शन कैपेसिटेंस में परिवर्तन दर्शाता है। कैपेसिटेंस रिवर्स वोल्टेज बढ़ने के साथ गैर-रैखिक रूप से घटती है। स्विचिंग व्यवहार की भविष्यवाणी के लिए यह जानकारी महत्वपूर्ण है, क्योंकि संग्रहीत आवेश वोल्टेज के संबंध में कैपेसिटेंस का समाकलन है। वोल्टेज के साथ कैपेसिटेंस में कमी उच्च वोल्टेज स्विचिंग के लिए एक अनुकूल विशेषता है।
3.4 सर्ज करंट डेरेटिंग (IFSM – PW)
यह विशेषता दर्शाती है कि कैसे अनुमत सर्ज करंट पल्स चौड़ाई बढ़ने के साथ घटता है। यह सुरक्षा सर्किट डिजाइन करने या मानक 10ms रेटिंग से परे फॉल्ट कंडीशन सर्वाइवेबिलिटी का मूल्यांकन करने के लिए मार्गदर्शन प्रदान करता है।
3.5 ट्रांजिएंट थर्मल इम्पीडेंस (ZθJC)
पल्स पावर कंडीशन के तहत थर्मल प्रदर्शन का मूल्यांकन करने के लिए यह कर्व महत्वपूर्ण है। यह विभिन्न अवधि के सिंगल पल्स के लिए, जंक्शन से केस तक प्रभावी थर्मल रेजिस्टेंस दिखाता है। छोटे पल्स के लिए, थर्मल इम्पीडेंस स्थिर-अवस्था RθJC से काफी कम होता है, जिसका अर्थ है कि जंक्शन अधिक तात्कालिक शक्ति को बिना ओवरहीट हुए सहन कर सकता है। यह उच्च पीक करंट वाले अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है।
4. Mechanical and Packaging Information
4.1 Package Outline and Dimensions
यह डिवाइस उद्योग-मानक TO-252-3L सरफेस माउंट पैकेज में आता है। डेटाशीट में प्रमुख आयाम शामिल हैं:
- पैकेज बॉडी लंबाई (D): 6.10 mm (टाइपिकल)
- पैकेज बॉडी चौड़ाई (E): 6.60 mm (टाइपिकल)
- कुल ऊंचाई (H): 9.84 मिमी (टाइपिकल)
- लीड पिच (e1): 2.28 मिमी (बेसिक)
- पिन लंबाई (L): 1.52 मिमी (टाइपिकल)
सही PCB पैड डिज़ाइन और असेंबली क्लीयरेंस सुनिश्चित करने के लिए सभी महत्वपूर्ण आयामों के न्यूनतम, टाइपिकल और अधिकतम मानों वाले विस्तृत मैकेनिकल ड्रॉइंग प्रदान की गई हैं।
4.2 पिन कॉन्फ़िगरेशन और ध्रुवता
TO-252-3L पैकेज में तीन कनेक्शन बिंदु हैं: दो पिन और एक खुला धातु हीट सिंक।
- पिन 1:कैथोड (K)
- पिन 2:एनोड (A)
- केस (हीट सिंक):कैथोड (K) से कनेक्ट करें
महत्वपूर्ण सूचना:आवरण कैथोड से विद्युतीय रूप से जुड़ा हुआ है। अनपेक्षित शॉर्ट सर्किट को रोकने के लिए PCB लेआउट में इस बात का ध्यान रखा जाना चाहिए। हीट सिंक प्राथमिक ऊष्मा अपव्यय मार्ग है और इसे PCB पर पर्याप्त आकार के कॉपर पैड पर सोल्डर किया जाना चाहिए।
4.3 अनुशंसित PCB पैड लेआउट
इसमें अनुशंसित सरफेस माउंट पैड लेआउट शामिल है। यह लेआउट सोल्डर जोड़ की विश्वसनीयता और थर्मल प्रदर्शन के लिए अनुकूलित है। इसमें आमतौर पर PCB कॉपर लेयर में अधिकतम ऊष्मा हस्तांतरण के लिए हीट सिंक के लिए एक बड़ा केंद्रीय पैड, और एनोड और कैथोड पिन के लिए दो छोटे पैड शामिल होते हैं। इस अनुशंसा का पालन करने से सही सोल्डर फ़िलेट बनाने और थर्मल तनाव को कम करने में मदद मिलती है।
5. सोल्डरिंग और असेंबली गाइड
हालांकि इस अंश में विशिष्ट रीफ्लो सोल्डरिंग प्रोफाइल का विस्तृत विवरण नहीं दिया गया है, TO-252 पैकेज सतह माउंट डिवाइस के लिए सामान्य दिशानिर्देश अभी भी लागू होते हैं।
- रीफ्लो सोल्डरिंग:आमतौर पर 260°C से अधिक न होने वाले शिखर तापमान वाले मानक लीड-फ्री रिफ्लो प्रोफाइल का उपयोग करना उपयुक्त है। हीट सिंक की उच्च तापीय क्षमता के कारण, यह सुनिश्चित करने के लिए प्रोफाइल को सावधानीपूर्वक समायोजित करने की आवश्यकता हो सकती है कि सभी सोल्डर जोड़ उचित रिफ्लो तापमान तक पहुँचें।
- संचालन:सभी अर्धचालक उपकरणों की तरह, मानक इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज (ESD) सावधानियों का पालन किया जाना चाहिए।
- भंडारण:उपकरण को शुष्क, नियंत्रित वातावरण में संग्रहित किया जाना चाहिए। निर्दिष्ट भंडारण तापमान सीमा -55°C से +175°C है।
6. अनुप्रयोग सुझाव
6.1 विशिष्ट अनुप्रयोग सर्किट
- PFC स्तर में बूस्ट डायोड:इसकी तीव्र स्विचिंग और कम QC विशेषताएं उच्च आवृत्ति पर स्विचिंग हानियों को न्यूनतम करती हैं, जिससे PFC दक्षता में सुधार होता है। उच्च VRRM सार्वभौमिक इनपुट डिजाइन के लिए उपयुक्त है।
- LLC रेज़ोनेंट कन्वर्टर में आउटपुट रेक्टिफायर:शून्य रिवर्स रिकवरी विशेषता रिवर्स रिकवरी हानि को समाप्त करती है, जो उच्च-आवृत्ति रेज़ोनेंट टोपोलॉजी में एक प्रमुख लाभ है, जिससे कम तापमान संचालन और उच्च दक्षता प्राप्त होती है।
- मोटर ड्राइव और इन्वर्टर में फ्रीव्हीलिंग/क्लैंप डायोड:स्विचिंग MOSFET या IGBT के साथ समानांतर में उपयोग किया जाता है, ताकि प्रेरकीय लोड करंट के लिए एक पथ प्रदान किया जा सके। तीव्र स्विचिंग वोल्टेज स्पाइक्स को रोकती है और मुख्य स्विच पर तनाव को कम करती है।
- सौर माइक्रो इन्वर्टर और स्ट्रिंग इन्वर्टर:बाहरी वातावरण में इसकी उच्च दक्षता और उच्च तापमान कार्य क्षमता के कारण लाभान्वित।
- उच्च घनत्व AC/DC और DC/DC कन्वर्टर:उच्च आवृत्ति क्षमता और उच्च तापमान रेटिंग का संयोजन छोटे चुंबकीय घटकों और हीट सिंक के उपयोग की अनुमति देता है, जिससे शक्ति घनत्व में वृद्धि होती है।
6.2 Design Considerations
- थर्मल प्रबंधन:इसकी कम RθJC के बावजूद, उचित थर्मल प्रबंधन महत्वपूर्ण है। हीट सिंक के लिए PCB पैड को इसकी धारा और शक्ति रेटिंग का पूरा लाभ उठाने के लिए बड़े तांबे के समतल या बाहरी हीट सिंक से जोड़ा जाना चाहिए। पैड के नीचे थर्मल वाया आंतरिक या निचली परतों तक गर्मी हस्तांतरण में सहायता करते हैं।
- समानांतर उपकरण:डेटाशीट "समानांतर उपकरणों में कोई थर्मल रनवे नहीं" का लाभ बताती है। यह सिलिकॉन कार्बाइड शॉटकी डायोड के फॉरवर्ड वोल्टेज के सकारात्मक तापमान गुणांक के कारण है। जब एक उपकरण अधिक गर्म हो जाता है, तो इसका Vf थोड़ा बढ़ जाता है, जिससे धारा ठंडे समानांतर उपकरणों में अधिक समान रूप से वितरित होती है, जिससे स्थिर करंट शेयरिंग को बढ़ावा मिलता है।
- स्नब्बर सर्किट:हालांकि डायोड स्वयं बहुत तेज़ है, सर्किट पैरासिटिक्स अभी भी स्विच-ऑफ अवधि के दौरान वोल्टेज ओवरशूट का कारण बन सकते हैं। कुछ उच्च di/dt अनुप्रयोगों में, इन स्पाइक्स को क्लैंप करने और डायोड तथा अन्य घटकों की सुरक्षा के लिए स्नबर सर्किट की आवश्यकता हो सकती है।
- गेट ड्राइव विचार:इस डायोड का तीव्र स्विचिंग उच्च di/dt और dv/dt का कारण बन सकता है। इसके लिए मिलर प्रभाव के कारण होने वाली गलत ट्रिगरिंग जैसी समस्याओं से बचने के लिए संबद्ध MOSFET/IGBT के गेट ड्राइव डिज़ाइन पर ध्यान देने की आवश्यकता हो सकती है।
7. Technical Comparison and Advantages
मानक सिलिकॉन फास्ट रिकवरी डायोड या यहाँ तक कि सिलिकॉन कार्बाइड MOSFET बॉडी डायोड की तुलना में, इस सिलिकॉन कार्बाइड शॉटकी डायोड के महत्वपूर्ण लाभ हैं:
- शून्य रिवर्स रिकवरी करंट:यह सिलिकॉन पीएन जंक्शन डायोड की तुलना में इसका सबसे महत्वपूर्ण लाभ है। यह रिवर्स रिकवरी लॉस और संबंधित स्विचिंग नॉइज़ को पूरी तरह समाप्त कर देता है, जिससे उच्च दक्षता और आवृत्ति प्राप्त होती है।
- प्रारंभिक सिलिकॉन कार्बाइड डायोड की तुलना में कम फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप:आधुनिक सिलिकॉन कार्बाइड शॉट्की डायोड ने VF को काफी कम कर दिया है, जिससे सिलिकॉन डायोड के साथ का अंतर कम हो गया है, साथ ही सभी उच्च-गति और उच्च-तापमान लाभ बरकरार रखे हैं।
- उच्च कार्य तापमान:अधिकतम जंक्शन तापमान 175°C, जबकि सिलिकॉन डिवाइस आमतौर पर 150°C होते हैं, जो उच्च तापमान वाले वातावरण में अधिक डिज़ाइन मार्जिन और विश्वसनीयता प्रदान करता है।
- उत्कृष्ट सर्ज क्षमता:इसके आकार के संदर्भ में, यह एक अच्छा IFSM रेटिंग प्रदान करता है, जो मजबूती प्रदान करता है।
- सिलिकॉन कार्बाइड MOSFET बॉडी डायोड के साथ तुलना:हालांकि सिलिकॉन कार्बाइड MOSFET का बॉडी डायोड भी एक PIN डायोड है जिसमें खराब रिवर्स रिकवरी विशेषताएं होती हैं, लेकिन हार्ड स्विचिंग सर्किट में, बॉडी डायोड के नुकसान से बचने के लिए आमतौर पर एक अलग सिलिकॉन कार्बाइड शॉटकी डायोड को फ्रीव्हीलिंग डायोड के रूप में उपयोग करना पसंद किया जाता है।
8. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
प्रश्न: "शून्य रिवर्स रिकवरी" का मेरे डिज़ाइन के लिए वास्तव में क्या अर्थ है?
उत्तर: इसका मतलब है कि आप दक्षता गणना करते समय रिवर्स रिकवरी नुकसान को नज़रअंदाज कर सकते हैं। यह बफर सर्किट डिज़ाइन को भी सरल बनाता है और डायोड बंद होने के दौरान उत्पन्न विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप को कम करता है।
प्रश्न: केस कैथोड से जुड़ा है। यदि अलगाव की आवश्यकता है तो मुझे क्या करना चाहिए?
उत्तर: इलेक्ट्रिकल इन्सुलेशन के लिए डायोड हीट सिंक और हीट सिंक के बीच एक इंसुलेटिंग थर्मल पैड और इंसुलेटिंग शोल्डर वॉशर का उपयोग करने की आवश्यकता होती है। इससे थर्मल प्रतिरोध बढ़ जाता है, इसलिए ट्रेड-ऑफ की गणना करनी चाहिए।
प्रश्न: क्या मैं इसकी पूरी रेटेड 8A धारा का लगातार उपयोग कर सकता हूं?
उत्तर: केवल तभी जब आप केस का तापमान 135°C या उससे कम बनाए रख सकें। यदि थर्मल डिज़ाइन के कारण केस का तापमान अधिक हो जाता है, तो वास्तविक निरंतर धारा कम हो जाएगी। विशिष्ट हीट सिंक और परिवेशी परिस्थितियों में अधिकतम अनुमेय शक्ति हानि की गणना करने के लिए शक्ति अपव्यय और थर्मल प्रतिरोध का उपयोग करें, फिर VF वक्र से धारा प्राप्त करें।
प्रश्न: QC पैरामीटर महत्वपूर्ण क्यों हैं?
उत्तर: QC डायोड जंक्शन कैपेसिटेंस में संग्रहीत ऊर्जा का प्रतिनिधित्व करता है। सर्किट में स्विच के चालू होने के दौरान, इस चार्ज को हटाया जाना चाहिए, जिससे करंट स्पाइक्स उत्पन्न होते हैं। कम QC इस स्पाइक को कम करता है, जिससे स्विचिंग नियंत्रण स्विच में स्विचिंग लॉस कम होता है और दोनों घटकों पर तनाव कम होता है।
9. वास्तविक डिज़ाइन केस स्टडी
परिदृश्य:500W का एक सर्वर पावर सप्लाई डिज़ाइन करें जो 80Plus टाइटेनियम दक्षता मानक का अनुपालन करता हो, जिसके PFC चरण में ब्रिजलेस टोटेम पोल टोपोलॉजी का उपयोग किया गया हो और जो 100 kHz की आवृत्ति पर कार्य करता हो।
चुनौती:पारंपरिक सिलिकॉन अल्ट्राफास्ट डायोड 100 kHz PFC बूस्ट स्थिति में महत्वपूर्ण रिवर्स रिकवरी लॉस प्रदर्शित करते हैं, जो दक्षता को सीमित करते हैं और थर्मल प्रबंधन समस्याओं का कारण बनते हैं।
समाधान:बूस्ट डायोड के रूप में 650V सिलिकॉन कार्बाइड शॉटकी डायोड को अपनाना।
कार्यान्वयन और परिणाम:
1. डायोड को मानक बूस्ट डायोड स्थिति में रखें।
2. इसके शून्य रिवर्स रिकवरी गुण के कारण, स्विच-ऑफ हानि लगभग समाप्त हो जाती है।
3. कम QC पूरक MOSFET के चालू होने की हानि को कम करता है।
4. 175°C तक की रेटेड तापमान सीमा इसे अन्य ताप उत्पन्न करने वाले घटकों के निकट रखने की अनुमति देती है।
इसके शून्य रिवर्स रिकवरी के कारण, टर्न-ऑफ स्विचिंग लॉस व्यावहारिक रूप से समाप्त हो जाता है।
. कम Qc पूरक MOSFET के टर्न-ऑन नुकसान को कम करता है।
175°C की उच्च रेटिंग इसे अन्य गर्म घटकों के निकट रखने की अनुमति देती है।
5. परिणाम:सर्वोत्तम सिलिकॉन विकल्प की तुलना में, मापित PFC चरण का पूर्ण भार दक्षता लगभग 0.7% बढ़ गई है। यह सीधे सख्त टाइटेनियम दक्षता मानकों को पूरा करने में योगदान देता है। इसके अतिरिक्त, डायोड का संचालन तापमान कम है, जो अधिक कॉम्पैक्ट लेआउट या कम एयरफ्लो आवश्यकता की अनुमति देता है, जिससे पावर डेंसिटी में सुधार होता है।
10. कार्य सिद्धांत
शॉट्की डायोड एक धातु-अर्धचालक जंक्शन द्वारा बनता है, जो अर्धचालक-अर्धचालक जंक्शन का उपयोग करने वाले मानक PN जंक्शन डायोड से भिन्न है। सिलिकॉन कार्बाइड शॉट्की डायोड में, अर्धचालक सिलिकॉन कार्बाइड होता है। धातु-SiC जंक्शन एक शॉट्की अवरोध बनाता है, जो केवल बहुसंख्यक वाहकों को चालन की अनुमति देता है। यह PN डायोड के विपरीत है, जिसमें बहुसंख्यक और अल्पसंख्यक दोनों वाहक शामिल होते हैं।
अल्पसंख्यक वाहक इंजेक्शन और भंडारण की अनुपस्थिति, रिवर्स रिकवरी की कमी का मूल कारण है। जब शॉट्की डायोड के पार वोल्टेज रिवर्स होता है, तो ड्रिफ्ट क्षेत्र से बाहर निकालने के लिए संग्रहीत अल्पसंख्यक वाहक आवेश नहीं होते; एक बार जंक्शन क्षेत्र से वाहक समाप्त हो जाते हैं, तो धारा लगभग तुरंत बंद हो जाती है। इससे "शून्य रिवर्स रिकवरी" विशेषता उत्पन्न होती है। तीव्र स्विचिंग इस एकध्रुवीय चालन तंत्र का प्रत्यक्ष परिणाम है।
11. प्रौद्योगिकी रुझान
सिलिकॉन कार्बाइड पावर डिवाइस पावर इलेक्ट्रॉनिक्स के सभी क्षेत्रों में उच्च दक्षता, उच्च आवृत्ति और उच्च पावर घनत्व की ओर विकास प्रवृत्ति को सक्षम करने वाली महत्वपूर्ण प्रौद्योगिकी है। सिलिकॉन कार्बाइड डायोड बाजार निम्नलिखित कारकों द्वारा प्रेरित है:
- इलेक्ट्रिक वाहन:तेज़ ऑनबोर्ड चार्जर, अधिक कुशल DC-DC कन्वर्टर्स और उच्च स्विचिंग आवृत्ति वाले ट्रैक्शन इन्वर्टर्स की मांग।
- नवीकरणीय ऊर्जा:सौर और पवन ऊर्जा इन्वर्टर उच्च दक्षता (ऊर्जा उत्पादन में वृद्धि) और उच्च तापमान क्षमता (आउटडोर स्थापना की विश्वसनीयता में सुधार) से लाभान्वित होते हैं।
- डेटा सेंटर और दूरसंचार:उच्च दक्षता और उच्च रैक पावर घनत्व की खोज, सर्वर पावर सप्लाई और रेक्टिफायर में सिलिकॉन कार्बाइड डायोड जैसे उन्नत घटकों के उपयोग की मांग करती है।
- औद्योगिक मोटर ड्राइव:उच्च नियंत्रण बैंडविड्थ और दक्षता की तलाश।
विशेष रूप से सिलिकॉन कार्बाइड शॉटकी डायोड के रुझान हैं: कम चालू वोल्टेज ड्रॉप, उच्च वर्तमान घनत्व, और विनिर्माण पैमाने और प्रक्रिया परिपक्वता के माध्यम से विश्वसनीयता में सुधार और लागत कम करना। सिलिकॉन कार्बाइड MOSFET के साथ मल्टी-चिप मॉड्यूल में एकीकरण भी एक बढ़ता हुआ रुझान है।
LED विनिर्देशन शब्दावली का विस्तृत विवरण
LED प्रौद्योगिकी शब्दावली की पूर्ण व्याख्या
1. प्रकाशविद्युत प्रदर्शन के मुख्य मापदंड
| शब्दावली | इकाई/प्रतिनिधित्व | सामान्य व्याख्या | यह महत्वपूर्ण क्यों है |
|---|---|---|---|
| दीप्ति प्रभावकारिता (Luminous Efficacy) | lm/W (लुमेन प्रति वाट) | प्रति वाट विद्युत ऊर्जा से उत्सर्जित प्रकाश प्रवाह, जितना अधिक होगा उतनी अधिक ऊर्जा बचत होगी। | यह सीधे तौर पर प्रकाश उपकरण की ऊर्जा दक्षता रेटिंग और बिजली लागत निर्धारित करता है। |
| प्रकाश प्रवाह (Luminous Flux) | lm (लुमेन) | प्रकाश स्रोत द्वारा उत्सर्जित प्रकाश की कुल मात्रा, जिसे आम बोलचाल में "चमक" कहा जाता है। | यह निर्धारित करता है कि प्रकाश जुड़नाक पर्याप्त रूप से चमकीला है या नहीं। |
| प्रकाश उत्सर्जन कोण (Viewing Angle) | ° (डिग्री), जैसे 120° | वह कोण जिस पर प्रकाश की तीव्रता आधी हो जाती है, जो बीम की चौड़ाई निर्धारित करता है। | प्रकाश के कवरेज क्षेत्र और एकरूपता को प्रभावित करता है। |
| रंग तापमान (CCT) | K (केल्विन), जैसे 2700K/6500K | प्रकाश का रंग गर्म या ठंडा होता है, कम मान पीला/गर्म, उच्च मान सफेद/ठंडा होता है। | प्रकाश व्यवस्था का वातावरण और उपयुक्त परिदृश्य तय करता है। |
| रंग प्रतिपादन सूचकांक (CRI / Ra) | कोई इकाई नहीं, 0–100 | प्रकाश स्रोत द्वारा वस्तुओं के वास्तविक रंगों को प्रदर्शित करने की क्षमता, Ra≥80 उत्तम माना जाता है। | रंगों की प्रामाणिकता को प्रभावित करता है, शॉपिंग मॉल, आर्ट गैलरी आदि उच्च आवश्यकता वाले स्थानों के लिए उपयुक्त। |
| Color Tolerance (SDCM) | MacAdam Ellipse steps, जैसे "5-step" | A quantitative metric for color consistency; a smaller step number indicates better color consistency. | Ensure no color variation among luminaires from the same batch. |
| प्रमुख तरंगदैर्ध्य (Dominant Wavelength) | nm (नैनोमीटर), उदाहरणार्थ 620nm (लाल) | रंगीन एलईडी के रंगों के संगत तरंगदैर्ध्य मान। | लाल, पीले, हरे आदि एकवर्णी एलईडी के रंग-स्वरूप (ह्यू) को निर्धारित करता है। |
| Spectral Distribution | तरंगदैर्ध्य बनाम तीव्रता वक्र | LED द्वारा उत्सर्जित प्रकाश की विभिन्न तरंगदैर्ध्य पर तीव्रता वितरण प्रदर्शित करता है। | रंग प्रतिपादन एवं रंग गुणवत्ता को प्रभावित करता है। |
दो, विद्युत मापदंड
| शब्दावली | प्रतीक | सामान्य व्याख्या | डिज़ाइन संबंधी विचार |
|---|---|---|---|
| फॉरवर्ड वोल्टेज (Forward Voltage) | Vf | LED को प्रकाशित करने के लिए आवश्यक न्यूनतम वोल्टेज, जैसे "स्टार्ट-अप थ्रेशोल्ड"। | ड्राइविंग पावर सप्लाई वोल्टेज ≥ Vf होना चाहिए, कई LED श्रृंखला में जुड़े होने पर वोल्टेज जुड़ जाता है। |
| फॉरवर्ड करंट (Forward Current) | If | एलईडी को सामान्य रूप से चमकाने वाला करंट मान। | स्थिर धारा ड्राइव का उपयोग आमतौर पर किया जाता है, धारा चमक और जीवनकाल निर्धारित करती है। |
| अधिकतम पल्स करंट (Pulse Current) | Ifp | अल्प समय में सहन करने योग्य चरम धारा, डिमिंग या फ्लैश के लिए उपयोग की जाती है। | पल्स चौड़ाई और ड्यूटी साइकिल को सख्ती से नियंत्रित किया जाना चाहिए, अन्यथा अत्यधिक गर्म होकर क्षति हो सकती है। |
| रिवर्स वोल्टेज (Reverse Voltage) | Vr | LED सहन कर सकने वाला अधिकतम रिवर्स वोल्टेज, इससे अधिक होने पर ब्रेकडाउन हो सकता है। | सर्किट में रिवर्स कनेक्शन या वोल्टेज स्पाइक से बचाव आवश्यक है। |
| Thermal Resistance | Rth (°C/W) | चिप से सोल्डर पॉइंट तक ऊष्मा प्रवाह के लिए प्रतिरोध, कम मान बेहतर ऊष्मा अपव्यय को दर्शाता है। | उच्च थर्मल प्रतिरोध के लिए अधिक मजबूत शीतलन डिजाइन की आवश्यकता होती है, अन्यथा जंक्शन तापमान बढ़ जाता है। |
| इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज सहनशीलता (ESD Immunity) | V (HBM), जैसे 1000V | इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज (ESD) प्रतिरोध, उच्च मान का अर्थ है इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षति के प्रति कम संवेदनशीलता। | उत्पादन में इलेक्ट्रोस्टैटिक सुरक्षा उपाय करने आवश्यक हैं, विशेष रूप से उच्च संवेदनशीलता वाले LED के लिए। |
तीन, थर्मल प्रबंधन और विश्वसनीयता
| शब्दावली | प्रमुख संकेतक | सामान्य व्याख्या | प्रभाव |
|---|---|---|---|
| जंक्शन तापमान (Junction Temperature) | Tj (°C) | LED चिप का आंतरिक वास्तविक कार्य तापमान। | प्रत्येक 10°C कमी पर, जीवनकाल दोगुना हो सकता है; अत्यधिक तापमान से ल्यूमेन ह्रास और रंग विस्थापन होता है। |
| Lumen Depreciation | L70 / L80 (घंटे) | चमक प्रारंभिक मान के 70% या 80% तक गिरने में लगने वाला समय। | LED की "सेवा जीवन" को सीधे परिभाषित करें। |
| लुमेन रखरखाव दर (Lumen Maintenance) | % (जैसे 70%) | एक निश्चित अवधि के उपयोग के बाद शेष चमक का प्रतिशत। | दीर्घकालिक उपयोग के बाद चमक बनाए रखने की क्षमता को दर्शाता है। |
| कलर शिफ्ट (Color Shift) | Δu′v′ या मैकएडम एलिप्स | उपयोग के दौरान रंग में परिवर्तन की मात्रा। | प्रकाश व्यवस्था के दृश्य की रंग एकरूपता को प्रभावित करता है। |
| Thermal Aging | सामग्री प्रदर्शन में गिरावट | लंबे समय तक उच्च तापमान के कारण एनकैप्सुलेशन सामग्री का क्षरण। | इससे चमक में कमी, रंग परिवर्तन या ओपन-सर्किट विफलता हो सकती है। |
चार, पैकेजिंग और सामग्री
| शब्दावली | सामान्य प्रकार | सामान्य व्याख्या | विशेषताएँ और अनुप्रयोग |
|---|---|---|---|
| पैकेजिंग प्रकार | EMC, PPA, सिरेमिक | एक आवरण सामग्री जो चिप की सुरक्षा करती है और प्रकाशिकी एवं ऊष्मीय इंटरफेस प्रदान करती है। | EMC में उत्कृष्ट ताप प्रतिरोध और कम लागत है; Ceramic में बेहतर ताप अपव्यय और लंबी आयु है। |
| चिप संरचना | फॉरवर्ड माउंटेड, फ्लिप चिप (Flip Chip) | चिप इलेक्ट्रोड व्यवस्था का तरीका। | फ्लिप-चिप बेहतर ताप अपव्यय और उच्च प्रकाश दक्षता प्रदान करता है, जो उच्च शक्ति अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है। |
| फॉस्फर कोटिंग | YAG, सिलिकेट, नाइट्राइड | ब्लू LED चिप पर लगाया जाता है, जो प्रकाश के एक भाग को पीले/लाल प्रकाश में परिवर्तित कर देता है और सफेद प्रकाश बनाने के लिए मिलाया जाता है। | विभिन्न फॉस्फर प्रकाश दक्षता, कलर टेम्परेचर और कलर रेंडरिंग इंडेक्स को प्रभावित करते हैं। |
| लेंस/ऑप्टिकल डिज़ाइन | समतल, माइक्रोलेंस, कुल आंतरिक परावर्तन | पैकेजिंग सतह की प्रकाशीय संरचना, प्रकाश वितरण को नियंत्रित करती है। | उत्सर्जन कोण और प्रकाश वितरण वक्र निर्धारित करता है। |
पांच, गुणवत्ता नियंत्रण और ग्रेडिंग।
| शब्दावली | श्रेणीकरण सामग्री | सामान्य व्याख्या | उद्देश्य |
|---|---|---|---|
| ल्यूमिनस फ्लक्स ग्रेडिंग | कोड जैसे 2G, 2H | चमक के स्तर के अनुसार समूहीकरण, प्रत्येक समूह का न्यूनतम/अधिकतम लुमेन मान होता है। | सुनिश्चित करें कि एक ही बैच के उत्पादों की चमक समान हो। |
| वोल्टेज ग्रेडिंग | कोड जैसे 6W, 6X | फॉरवर्ड वोल्टेज रेंज के अनुसार समूहित करें। | ड्राइविंग पावर स्रोत के मिलान और सिस्टम दक्षता में सुधार के लिए सुविधाजनक। |
| रंग विभेदन श्रेणी | 5-step MacAdam ellipse | रंग निर्देशांक के अनुसार समूहीकृत करें, यह सुनिश्चित करते हुए कि रंग बहुत छोटी सीमा के भीतर आता है। | रंग एकरूपता सुनिश्चित करें, एक ही प्रकाश साधन के भीतर रंग में असमानता से बचें। |
| Color Temperature Binning | 2700K, 3000K, आदि | रंग तापमान के अनुसार समूहीकृत, प्रत्येक समूह की संबंधित निर्देशांक सीमा होती है। | विभिन्न परिदृश्यों की रंग तापमान आवश्यकताओं को पूरा करता है। |
छह, परीक्षण और प्रमाणन
| शब्दावली | Standard/Test | सामान्य व्याख्या | Significance |
|---|---|---|---|
| LM-80 | Lumen Maintenance Test | Long-term illumination under constant temperature conditions, recording brightness attenuation data. | Used to estimate LED lifespan (combined with TM-21). |
| TM-21 | जीवनकाल प्रक्षेपण मानक | LM-80 डेटा के आधार पर वास्तविक उपयोग की स्थितियों में जीवनकाल का अनुमान लगाना। | वैज्ञानिक जीवनकाल पूर्वानुमान प्रदान करना। |
| IESNA standard | Illuminating Engineering Society Standard | Optical, electrical, and thermal test methods are covered. | उद्योग द्वारा स्वीकृत परीक्षण आधार। |
| RoHS / REACH | पर्यावरण प्रमाणन | सुनिश्चित करें कि उत्पाद में हानिकारक पदार्थ (जैसे सीसा, पारा) न हों। | अंतर्राष्ट्रीय बाजार में प्रवेश की पात्रता शर्तें। |
| ENERGY STAR / DLC | ऊर्जा दक्षता प्रमाणन | प्रकाश उत्पादों के लिए ऊर्जा दक्षता और प्रदर्शन प्रमाणन। | सामान्यतः सरकारी खरीद, सब्सिडी परियोजनाओं में उपयोग किया जाता है, बाजार प्रतिस्पर्धा बढ़ाने के लिए। |