TO-220-2L SiC Schottky Diode Datasheet - 650V 10A - Kifurushi 15.6x9.99x4.5mm - Waraka wa Kiufundi wa Kiswahili

1. Muhtasari wa Bidhaa

Waraka huu unaelezea kwa kina vipimo vya diode ya hali ya juu ya Silicon Carbide (SiC) Schottky Barrier (SBD) iliyowekwa katika kifurushi cha TO-220-2L. Kifaa hiki kimeundwa kwa matumizi ya ubadilishaji wa nguvu ya voltage ya juu na mzunguko wa juu, ambapo ufanisi, usimamizi wa joto, na kasi ya kubadilisha ni muhimu sana. Teknolojia ya SiC inatoa faida kubwa ikilinganishwa na diode za silikoni za kawaida, hasa kutokana na sifa bora za nyenzo zake.

Kazi kuu ya diode hii ni kuruhusu mkondo uende kwa mwelekeo mmoja (kutoka anodi hadi katodi) kwa kushuka kwa voltage ya mbele ndogo sana na kuzuia voltage ya nyuma ya juu kwa mkondo wa uvujaji mdogo sana. Kitu cha kipekee chake ni malipo ya urejeshi ya nyuma karibu sifuri, ambayo ni kikwazo cha msingi cha diode za silikoni za muunganisho wa PN. Tabia hii inafanya iwe bora kwa saketi zinazofanya kazi kwa mzunguko wa juu wa kubadilisha.

1.1 Faida za Msingi na Soko Lengwa

Faida kuu za diode hii ya SiC Schottky zinatoka kwa sifa za nyenzo na muundo wake. Voltage ya mbele ya chini (VF) hupunguza hasara za uendeshaji, na hivyo kuboresha ufanisi wa mfumo moja kwa moja. Ukosefu wa uhifadhi muhimu wa wabebaji wachache huondoa hasara za urejeshi wa nyuma, na kuwezesha kubadilisha kwa kasi bila hasara za kubadilisha na usumbufu wa sumakuumeme (EMI) unaoambatana na diode za silikoni za urejeshi wa haraka. Hii inaruhusu kubuni mifumo ya nguvu ndogo, nyepesi na yenye ufanisi zaidi kwa kuwezesha mzunguko wa juu wa uendeshaji, ambao hupunguza ukubwa wa vipengele visivyo na nguvu kama vile inductors na transfoma.

Uwezo wa juu wa mkondo wa mafuriko na joto la juu la kiungo cha 175°C huongeza uthabiti na uaminifu wa mfumo. Kifaa hiki pia kinatii viwango vya mazingira (bila Risasi, bila Halojeni, RoHS). Sifa hizi zinafanya kiwe cha kufaa hasa kwa matumizi magumu katika umeme wa nguvu wa kisasa. Masoko lengwa ni pamoja na vifaa vya umeme vya viwanda, mifumo ya nishati mbadala, na usimamizi wa nguvu wa miundombinu muhimu.

2. Uchambuzi wa kina wa Vigezo vya Kiufundi

Uelewa wa kina wa vigezo vya umeme na joto ni muhimu kwa kubuni saketi salama na kuhakikisha kifaa kinatumika ndani ya eneo lake salama la uendeshaji (SOA).

2.1 Viwango vya Juu Kabisa

Viwango hivi vinabainisha mipaka ya mkazo ambayo, ikiwa itazidi, inaweza kusababisha uharibifu wa kudumu kwa kifaa. Hazikusudiwi kwa hali za kawaida za uendeshaji.

• Voltage ya Kilele ya Nyuma Inayorudiwa (VRRM):650V. Hii ndio voltage ya juu ya nyuma inayoweza kutumiwa mara kwa mara.
• Mkondo wa Mbele Unaendelea (IF):10A. Hii ndio mkondo wa juu wa DC ambao kifaa kinaweza kushughulikia kwa mwendelezo, unaozuiwa na upinzani wa joto na joto la juu la kiungo.
• Mkondo wa Mfumo wa Mafuriko Usiorudiwa (IFSM):30A (TC=25°C, tp=10ms, mawimbi ya nusu ya sine). Kipimo hiki kinaonyesha uwezo wa diode wa kustahimili mikondo ya mzigo mzito wa muda mfupi, kama vile ile inayotokea wakati wa kuanza au hali za hitilafu.
• Joto la Kiungo (TJ):Kiwango cha juu cha 175°C. Kutumia kifaa kwa au karibu na kikomo hiki kutapunguza uaminifu wake wa muda mrefu.
• Matumizi ya Jumla ya Nguvu (PD):88W (TC=25°C). Thamani hii inatokana na upinzani wa joto na ongezeko la juu la joto linaloruhusiwa.

2.2 Tabia za Umeme

Hizi ni vigezo vya kawaida na vya juu/chini vya utendaji chini ya hali maalum za majaribio.

• Voltage ya Mbele (VF):1.48V kwa kawaida, 1.85V kiwango cha juu kwa IF=10A, TJ=25°C. Kigezo hiki huongezeka kwa joto, na kufikia takriban 1.9V kwa TJ=175°C. VF ya chini ni faida muhimu kwa kupunguza hasara za uendeshaji.
• Mkondo wa Nyuma (IR):2µA kwa kawaida, 60µA kiwango cha juu kwa VR=520V, TJ=25°C. Mkondo wa uvujaji huongezeka sana kwa joto (20µA kwa kawaida kwa 175°C), ambayo lazima izingatiwe katika muundo wa joto.
• Malipo ya Jumla ya Uwezo (QC):15nC kwa kawaida kwa VR=400V, TJ=25°C. Hii ni kigezo muhimu kwa hesabu ya hasara ya kubadilisha katika matumizi ya mzunguko wa juu. Thamani ndogo ya QC inathibitisha hasara ndogo za kubadilisha zinazohusiana na kifaa hiki cha Schottky.
• Uwezo wa Jumla (Ct):Hii inategemea voltage. Thamani za kawaida ni 256pF kwa VR=1V, 29pF kwa VR=200V, na 23pF kwa VR=400V (f=1MHz). Kupungua kwa uwezo kwa kuongezeka kwa voltage ya nyuma ni tabia ya uwezo wa kiungo.

2.3 Tabia za Joto

Kupooza kwa joto kwa ufanisi ni muhimu kwa kudumisha utendaji na uaminifu.

• Upinzani wa Joto, Kiungo-hadi-Kifurushi (RθJC):1.7°C/W kwa kawaida. Thamani hii ndogo inaonyesha uhamishaji bora wa joto kutoka kiungo cha semikondukta hadi kipande cha chuma (kifurushi) cha kifurushi cha TO-220. Kifurushi lazima kiunganishwe vizuri kwenye kipooza joto ili kutumia kikamilifu tabia hii. Thamani ya juu haijabainishwa, kwa hivyo wabunifu wanapaswa kutumia thamani ya kawaida na vipengele vya kupunguza nguvu vinavyofaa.

3. Uchambuzi wa Mikunjo ya Utendaji

Waraka huu unatoa uwakilishi kadhaa wa picha wa tabia ya kifaa, ambayo ni muhimu kwa uchambuzi wa kina wa ubunifu zaidi ya data zilizoorodheshwa.

3.1 Tabia za VF-IF

Mkunjo huu unaonyesha uhusiano kati ya voltage ya mbele na mkondo wa mbele kwa joto tofauti la kiungo. Unaonyesha wazi mgawo chanya wa joto wa VF. Tabia hii ni muhimu wakati diode nyingi zimeunganishwa sambamba kwa usambazaji wa mkondo, kwani hutoa kiwango cha usawa wa kibinafsi na husaidia kuzuia kutoroka kwa joto.

3.2 Tabia za VR-IR

Grafu hii inaonyesha mkondo wa uvujaji wa nyuma dhidi ya voltage ya nyuma, kwa kawaida kwa joto nyingi. Inasisitiza ongezeko la kasi la mkondo wa uvujaji kwa voltage na joto, na kuwapa wabunifu taarifa kuhusu hasara katika hali ya kuzima na uthabiti wa joto chini ya voltage ya juu ya kuzuia.

3.3 Tabia za Kiwango cha Juu cha Ip – TC

Mkunjo huu wa kupunguza nguvu unaonyesha jinsi kiwango cha juu cha mkondo wa mbele unaoruhusiwa unaoendelea (Ip) hupungua kadiri joto la kifurushi (TC) linavyoongezeka. Hii ni matumizi ya moja kwa moja ya kikomo cha matumizi ya nguvu na upinzani wa joto. Wabunifu lazima watumie grafu hii kuchagua kipooza joto kinachofaa kulingana na joto la mazingira la uendeshaji na mkondo unaohitajika.

3.4 Upinzani wa Joto wa Muda Mfupi

Mkunjo wa upinzani wa joto wa muda mfupi dhidi ya upana wa pigo (ZθJC) ni muhimu kwa kutathmini kupanda kwa joto wakati wa pigo fupi za mkondo, kama vile katika matumizi ya kubadilisha. Unaonyesha kuwa kwa pigo fupi sana, upinzani wa joto unaofaa ni wa chini kuliko thamani ya hali thabiti, na kuwaruhusu kifaa kushughulikia nguvu ya kilele ya juu kwa muda mfupi.

4. Taarifa ya Mitambo na Kifurushi

Kifaa hiki kinatumia kifurushi cha kiwango cha tasnia cha TO-220-2L, ambacho kimeundwa kwa kusanikishwa kupitia shimo na kutumia skrubu kwenye kipooza joto.

4.1 Vipimo na Muundo wa Kifurushi

Mchoro wa kina wa mitambo unatoa vipimo vyote muhimu kwa milimita. Vipimo vya mwili wa kifurushi ni takriban 15.6mm (D) x 9.99mm (E) x 4.5mm (A). Umbali kati ya pini (e1) ni 5.08mm. Vipimo vya shimo la kusanikishwa na ukubwa wa kipande pia vimebainishwa ili kuhakikisha muunganisho sahihi wa mitambo na joto na kipooza joto.

4.2 Usanidi wa Pini na Utambulisho wa Polariti

Kifaa kina pini mbili (2L). Pini 1 ni Katodi (K), na Pini 2 ni Anodi (A). Muhimu zaidi, kipande cha chuma au kifurushi cha kifurushi cha TO-220 kimeunganishwa kwa umeme na Katodi. Hii lazima izingatiwe wakati wa kukusanyika ili kuzuia saketi fupi, kwani kipooza joto kwa kawaida kiko kwenye uwezo wa ardhi. Insheni sahihi (k.m., kizui cha mika au silikoni na pedi ya joto) inahitajika ikiwa kipooza joto hakiko kwenye uwezo wa katodi.

4.3 Muundo Unaopendekezwa wa PCB Land

Muundo unaopendekezwa wa pedi ya kusanikisha pini juu ya uso (baada ya kuunda) umetolewa. Hii inasaidia katika ubunifu wa PCB kwa michakato ya kuuza mawimbi au reflow, na kuhakikisha muunganisho salama wa kuuza na usaidizi sahihi wa mitambo.

5. Mwongozo wa Matumizi na Mambo ya Kuzingatia katika Ubunifu

5.1 Saketi za Kawaida za Matumizi

Diode hii ina faida hasa katika topolojia kadhaa muhimu za ubadilishaji wa nguvu:

• Urekebishaji wa Sababu ya Nguvu (PFC):Katika hatua za kuongeza nguvu za PFC, kubadilisha kwa haraka na hasara ndogo za urejeshi kwa diode ni muhimu kwa ufanisi wa juu katika mzunguko wa juu wa laini, na kusaidia kufikia viwango vikali vya ufanisi kama vile 80 PLUS.
• Vibadilishaji vya Jua:Vinavyotumika katika hatua ya kuongeza nguvu au kama diode za bure, hupunguza hasara, na kuongeza mavuno ya jumla ya nishati kutoka kwa paneli za fotovoltik.
• Vifaa vya Nguvu Visivyokatika (UPS) na Kuendesha Motor:Katika hatua za pato za vibadilishaji au kama diode za kufunga/bure, hupunguza hasara za kubadilisha, na kuwezesha mzunguko wa juu wa kubadilisha ambao unaweza kusababisha vipengele vidogo vya sumaku na ubora bora wa mfumo wa pato.
• Vifaa vya Nguvu vya Kituo cha Data:Ufanisi wa juu ni muhimu sana kwa kupunguza gharama za uendeshaji (umeme) na mahitaji ya kupooza. Diode hii inachangia moja kwa moja kufikia msongamano wa juu wa nguvu na ufanisi katika vifaa vya nguvu vya seva.

5.2 Mambo Muhimu ya Kuzingatia katika Ubunifu

• Kipooza Joto:RθJC ndogo ni ya ufanisi tu kwa kipooza joto kinachotoshea. Wakati wa skrubu (M3 au 6-32) wa kusanikisha umebainishwa kuwa 8.8 N·m (takriban 78 lbf-in) ili kuhakikisha mawasiliano bora ya joto bila kuharibu kifurushi.
• Uendeshaji Sambamba:Mgawo chanya wa joto wa VF huwezesha muunganisho sambamba kwa uwezo wa mkondo wa juu. Hata hivyo, inashauriwa kuzingatia kwa makini ulinganifu wa mpangilio (njia za urefu sawa) na kipooza joto cha pamoja ili kuhakikisha usambazaji sawa wa mkondo.
• Mkazo wa Voltage:Katika saketi zenye mizigo ya inductive au inductance ya vimelea, spike za voltage zinazozidi VRRM zinaweza kutokea wakati wa kuzima. Saketi za snubber au dampers za RC zinaweza kuwa muhimu kwa kufunga spike hizi na kulinda diode.
• ESD na Ushughulikiaji:Ingawa ni thabiti zaidi kuliko baadhi ya semikondukta, diode za Schottky zinaweza kuwa nyeti kwa utokaji umeme tuli. Tahadhari za kawaida za ESD zinapaswa kuzingatiwa wakati wa usindikaji na kukusanyika.

6. Ulinganisho wa Kiufundi na Mienendo

6.1 Ulinganisho na Diode za Silikoni

Ikilinganishwa na diode ya silikoni ya urejeshi wa haraka (FRD) yenye voltage na kiwango cha mkondo sawa, diode hii ya SiC Schottky inatoa: 1) Malipo ya urejeshi ya nyuma (Qrr) na wakati (trr) duni sana, na kimsingi kuondoa hasara za urejeshi wa nyuma na kelele zinazohusiana. 2) Joto la juu la kiungo la uendeshaji (175°C dhidi ya 150°C kwa kawaida kwa silikoni). 3) Kushuka kwa voltage ya mbele kidogo juu, lakini hii mara nyingi hushindwa na akiba ya hasara ya kubadilisha kwa mzunguko wa juu kuliko ~30kHz. Faida za kiwango cha mfumo ni pamoja na vipooza joto vidogo, sumaku ndogo, na ufanisi wa jumla wa juu.

6.2 Kanuni ya Uendeshaji na Mienendo

Diode ya Schottky huundwa na muunganisho wa chuma-semikondukta, tofauti na muunganisho wa PN. Kifaa hiki cha wabebaji wengi hakina uhifadhi wa wabebaji wachache, ambacho ndio chanzo cha kasi yake ya kubadilisha. Silicon Carbide (SiC) kama nyenzo ya semikondukta hutoa bandgap pana kuliko silikoni, na kusababisha nguvu ya kuvunja ya juu, conductivity ya juu ya joto, na joto la juu la uendeshaji. Mwelekeo katika umeme wa nguvu unaelekea kwa nguvu kwenye semikondukta zenye bandgap pana kama vile SiC na Gallium Nitride (GaN) kusukuma mipaka ya ufanisi, mzunguko, na msongamano wa nguvu. Diode hii inawakilisha sehemu iliyokomaa na inayotumiwa sana ndani ya mwelekeo huo, hasa kwa matumizi ya voltage ya juu ambapo faida za SiC zinaonekana zaidi.

7. Maswali Yanayoulizwa Mara Kwa Mara (FAQ)

Q: Je, diode hii inaweza kutumika moja kwa moja kama badala ya diode ya silikoni ya urejeshi wa haraka katika muundo uliopo?

A: Si moja kwa moja bila tathmini. Ingawa mpangilio wa pini unaweza kuwa unaolingana, tofauti katika voltage ya mbele, tabia ya kubadilisha, na hitaji la kipooza joto kilichotengwa na katodi (ikiwa muundo asilia ulikuwa na kipande kimeunganishwa kwa uwezo usio wa katodi) lazima upitiwe kwa makini. Uigizaji wa saketi na majaribio yanashauriwa kwa nguvu.

Q: Umuhimu wa kigezo cha QC (Malipo ya Jumla ya Uwezo) ni nini?

A> QC inawakilisha malipo yanayohusiana na uwezo wa kiungo. Wakati wa kubadilisha kwa mzunguko wa juu, uwezo huu lazima ushtakiwe na kutolewa kila mzunguko, na kusababisha hasara ya kubadilisha ya uwezo sawia na QC * V * f. Thamani ndogo ya QC ya diode hii ya SiC hupunguza hasara hizi, ambazo huwa muhimu kwa mzunguko wa juu sana.

Q: Mgawo chanya wa joto wa VF unazuiaje kutoroka kwa joto katika usanidi sambamba?

A: Ikiwa diode moja katika jozi sambamba ianze kuvuta mkondo zaidi, inawaka. VF yake huongezeka kutokana na mgawo chanya wa joto, ambayo hupunguza tofauti ya voltage inayoendesha mkondo kupitia hiyo ikilinganishwa na diode baridi zaidi. Utaratibu huu wa maoni wa asili huhimiza mkondo kubadilika kurudi kwenye diode baridi zaidi, na kukuza usawa.

Q: Mahitaji ya uhifadhi na usindikaji ni yapi?

A: Kifaa kinapaswa kuhifadhiwa kwenye mfuko wa kuzuia umeme tuli katika mazingira yenye anuwai ya joto ya -55°C hadi +175°C na unyevu wa chini. Miongozo ya kawaida ya IPC/JEDEC ya kushughulikia vipengele vinavyohisi unyevu (ikiwa inatumika) na vifaa vinavyohisi ESD inapaswa kufuatwa.