TO-220-2L 650V Diode ya SiC Schottky EL-SAF02065JA - Ukurasa wa Maelezo ya Kiufundi - Kifurushi 15.6x9.99x4.5mm - Voltage 650V - Mkondo 20A

1. Muhtasari wa Bidhaa

EL-SAF02065JA ni Diode ya Juu ya Utendaji ya Silicon Carbide (SiC) Schottky Barrier (SBD) iliyobuniwa kwa matumizi magumu ya umeme wa nguvu. Imeingizwa katika kifurushi cha kawaida cha TO-220-2L, kifaa hiki kinatumia sifa bora za nyenzo za SiC kutoa faida kubwa ikilinganishwa na diode za kawaida za silicon, haswa katika mifumo ya ubadilishaji wa nguvu yenye mzunguko wa juu na ufanisi mkubwa.

Kazi yake kuu ni kutoa mtiririko wa mkondo wa mwelekeo mmoja na hasara ndogo za kubadilisha na malipo ya kurejesha nyuma. Soko kuu la sehemu hii linajumuisha vifaa vya kisasa vya usambazaji wa nguvu (SMPS), vigeuzi vya nishati mbadala, madereva ya motor, na vifaa vya usambazaji wa nguvu visivyokatika (UPS) ambapo ufanisi wa mfumo, msongamano wa nguvu, na usimamizi wa joto ni vigezo muhimu vya kubuni.

2. Uchambuzi wa kina wa Vigezo vya Kiufundi

2.1 Sifa za Umeme

Vigezo vya umeme hufafanua mipaka ya uendeshaji na utendaji wa diode chini ya hali maalum.

• Voltage ya Juu ya Kurudia Nyuma (VRRM):650V. Hii ndio voltage ya juu ya papo hapo ambayo diode inaweza kustahimili mara kwa mara. Inafafanua kiwango cha voltage cha kifaa katika matumizi kama vile saketi za kusahihisha sababu ya nguvu (PFC).
• Mkondo wa Mbele unaoendelea (IF):20A. Hii ndio mkondo wa wastani wa juu wa mbele ambao diode inaweza kuendesha kwa mfululizo, unaozuiwa na upinzani wa joto kutoka kwa kiungo hadi kifurushi na joto la juu la kiungo.
• Voltage ya Mbele (VF):Kwa kawaida 1.5V kwa IF=20A na Tj=25°C, na kiwango cha juu cha 1.85V. Kigezo hiki kinaathiri moja kwa moja hasara za uendeshaji. Ukurasa wa maelezo pia unabainisha VF kwenye joto la juu la kiungo (Tj=175°C), ambalo ni muhimu kwa kubuni joto, likionyesha thamani ya kawaida ya 1.9V.
• Mkondo wa Nyuma (IR):Kionyeshi muhimu cha uvujaji. Kwa VR=520V, IR kwa kawaida ni 4µA kwa 25°C na huongezeka hadi 40µA kwa 175°C. Uvujaji huu mdogo unachangia ufanisi wa juu, haswa katika hali za kusubiri.
• Malipo ya Jumla ya Uwezo (QC):Kigezo muhimu cha kuhesabu hasara za kubadilisha. Kwa VR=400V na Tj=25°C, QC kwa kawaida ni 30nC. Thamani hii ndogo ni sifa ya diode za SiC Schottky na ndiyo sababu ya sifa zao za "hakuna hasara za kubadilisha" ikilinganishwa na diode za silicon za PN junction zenye malipo ya juu ya kurejesha nyuma (Qrr).
• Mkondo wa Mdhara usiorudiwa (IFSM):51A kwa pigo la nusu-sine ya 10ms kwa Tc=25°C. Kipimo hiki kinaonyesha uwezo wa diode wa kushughulikia matukio ya mkondo wa kifupi au wa kuingilia.

2.2 Sifa za Joto

Usimamizi bora wa joto ni muhimu kwa uendeshaji thabiti na kufikia utendaji uliokadiriwa.

• Joto la Juu la Kiungo (TJ):175°C. Hii ndio joto la juu kabisa ambalo kiungo cha semiconductor kinaweza kufikia.
• Upinzani wa Joto, Kiungo-hadi-Kifurushi (RθJC):2.0 °C/W (kwa kawaida). Upinzani huu mdogo wa joto ni muhimu kwa uhamisho bora wa joto kutoka kwa kipande cha silicon carbide hadi kifurushi, na kisha, hadi kwenye kizuizi cha joto. Matumizi ya nguvu (PD) yameorodheshwa kama 75W kwa Tc=25°C, lakini hii kimsingi inawekewa kikomo na TJ ya juu na RθJC katika matumizi halisi.
• Wakati wa Kufunga (Md):Imebainishwa kama 8.8 Nm kwa skrubu ya M3 au 6-32. Wakati unaofaa unahakikisha mawasiliano bora ya joto kati ya tabu ya kifurushi na kizuizi cha joto.

3. Uchambuzi wa Mviringo wa Utendaji

Ukurasa wa maelezo hutoa mikondo kadhaa ya sifa muhimu kwa kubuni na uigaji wa saketi.

3.1 Sifa za VF-IF

Grafu hii inaonyesha mapungufu ya voltage ya mbele dhidi ya mkondo wa mbele, kwa kawaida kwenye joto nyingi za kiungo (mfano, 25°C, 125°C, 175°C). Inaonyesha mgawo chanya wa joto wa VF, ambao husaidia katika kugawanya mkondo wakati diode nyingi zimeunganishwa sambamba, kuzuia kukimbia kwa joto - faida kubwa inayoangaziwa katika sifa.

3.2 Sifa za VR-IR

Mkondo huu unaonyesha mkondo wa uvujaji wa nyuma kama kazi ya voltage ya nyuma iliyotumika, tena kwenye joto tofauti. Inasaidia wabunifu kuelewa hasara ya nguvu ya uvujaji chini ya hali tofauti za uendeshaji.

3.3 Sifa za VR-Ct

Grafu hii inaonyesha uwezo wa kiungo (Ct) dhidi ya voltage ya nyuma (VR). Uwezo hupungua kadri voltage ya nyuma inavyoongezeka (mfano, kutoka ~513 pF kwa 1V hadi ~46 pF kwa 400V). Uwezo huu unaobadilika unaathiri tabia ya kubadilisha ya mzunguko wa juu na miundo ya saketi ya resonant.

3.4 Mkondo wa Juu wa Mbele dhidi ya Joto la Kifurushi

Mkondo huu wa kupunguza thamani unaonyesha jinsi mkondo wa juu unaoruhusiwa wa mbele unaoendelea (IF) unavyopungua kadri joto la kifurushi (Tc) linavyoongezeka. Hii ni msingi kwa kuchagua kizuizi cha joto kinachofaa ili kuhakikisha diode inafanya kazi ndani ya eneo lake salama la uendeshaji (SOA).

3.5 Upinzani wa Joto wa Muda Mfupi

Mkondo wa upinzani wa joto wa muda mfupi (ZθJC) dhidi ya upana wa pigo ni muhimu kwa kutathmini utendaji wa joto chini ya hali ya mkondo wa pigo, ambayo ni ya kawaida katika matumizi ya kubadilisha. Inaruhusu kuhesabu joto la kilele cha kiungo wakati wa matukio ya kubadilisha.

4. Taarifa za Mitambo na Kifurushi

4.1 Muundo na Vipimo vya Kifurushi

Kifaa kinatumia kifurushi cha kiwango cha sekta cha TO-220-2L (pini mbili). Vipimo muhimu kutoka kwenye ukurasa wa maelezo vinajumuisha:

• Urefu wa Jumla (D): 15.6 mm (kwa kawaida)
• Upana wa Jumla (E): 9.99 mm (kwa kawaida)
• Urefu wa Jumla (A): 4.5 mm (kwa kawaida)
• Umbali wa Pini (e1): 5.08 mm (BSC, Umbali wa Msingi kati ya Vituo)
• Vipimo vya shimo la kufunga na mpangilio ulipendekezwa wa pedi kwa kufunga kwa uso wa umbo la pini pia hutolewa, kuhakikisha ubunifu sahihi wa PCB kwa utendaji wa joto na umeme.

4.2 Usanidi wa Pini na Ubaguzi

Usanidi wa pini umefafanuliwa wazi:

• Pini 1:Kathodi (K)
• Pini 2:Anodi (A)
• Kifurushi (Tabu):Imeunganishwa kwa umeme na Kathodi (K). Hii ni muhimu kwa kufunga kwa usahihi, kwani tabu lazima itengwe na kizuizi cha joto ikiwa kizuizi cha joto hakipo kwenye uwezo sawa na kathodi.

5. Mwongozo wa Matumizi

5.1 Mazingira ya Kawaida ya Matumizi

• Kusahihisha Sababu ya Nguvu (PFC) katika SMPS:Kubadilisha kwa kasi na Qc ndogo ya diode hufanya iwe bora kwa hatua za kuongeza PFC, kuwezesha mzunguko wa juu wa kubadilisha, vipengele vidogo vya sumaku, na ufanisi bora.
• Vigeuzi vya Jua:Inatumika katika hatua ya kuongeza au kama diode za kusukumia, ikichangia ufanisi wa juu wa jumla wa kigeuzi na uaminifu.
• Vifaa vya Usambazaji wa Nguvu Visivyokatika (UPS):Inaboresha ufanisi katika sehemu za kigeuzi na kibadilishaji, kupunguza hasara ya nishati na mahitaji ya kupoza.
• Madereva ya Motor:Hutumika kama diode ya kusukumia au ya kufunga katika madaraja ya kigeuzi, kuwezesha kubadilisha kwa kasi kwa IGBTs au MOSFETs na kupunguza mwinuko wa voltage.
• Vifaa vya Nguvu vya Kituo cha Data:Hamasa ya ufanisi wa juu (mfano, 80 Plus Titanium) hufanya diode za SiC kuwa za kuvutia kwa hatua za PFC na ubadilishaji wa DC-DC.

5.2 Mambo ya Kuzingatia katika Ubunifu

• Kizuizi cha Joto:Kutokana na tabu iliyounganishwa na kathodi, kutengwa kwa umeme (kwa kutumia pedi inayohamisha joto lakini inayotenganisha umeme) ni lazima ikiwa kizuizi cha joto hakipo kwenye uwezo sawa na kathodi.
• Mpangilio wa PCB:Punguza inductance ya vimelea katika kitanzi cha mkondo wa juu (hasa kitanzi kilichoundwa na swichi, diode, na capacitor) ili kupunguza mwinuko wa voltage wakati wa mabadiliko ya kubadilisha.
• Mambo ya Kuendesha Lango:Ingawa diode yenyewe haina lango, kubadilisha kwa kasi kwayo kunaweza kusababisha dV/dt na dI/dt ya juu katika saketi, ambayo inaweza kuathiri kuendesha kwa MOSFETs au IGBTs zinazohusiana. Saketi za kuzuia au mitandao ya RC inaweza kuwa muhimu katika miundo fulani.
• Uendeshaji Sambamba:Mgawo chanya wa joto wa VF unarahisisha kugawanya mkondo katika usanidi sambamba. Hata hivyo, ulinganifu wa mpangilio na kizuizi cha joto kinacholingana bado kunapendekezwa kwa utendaji bora.

6. Ulinganisho wa Kiufundi na Faida

Ikilinganishwa na diode za kawaida za silicon za kurejesha kwa kasi au hata diode za silicon Schottky (ambazo zinawekewa kikomo kwa voltage za chini, kwa kawaida <200V), EL-SAF02065JA inatoa faida tofauti:

• Kurejesha Nyuma Karibu na Sifuri:Utaratibu wa msingi wa kizuizi cha Schottky katika SiC huondoa muda wa kuhifadhi wa wabebaji wachanga uliopo katika diode za PN junction, na kusababisha malipo ya kurejesha nyuma yasiyo na maana (Qc dhidi ya Qrr). Hii inapunguza sana hasara za kubadilisha.
• Uendeshaji wa Joto la Juu:Upana wa bandgap ya SiC huruhusu joto la juu la kiungo la 175°C, juu kuliko vifaa vingi vya silicon, ikiboresha uaminifu chini ya joto la juu la mazingira.
• Kiwango cha Juu cha Voltage:Nyenzo za SiC zinawezesha voltage ya kuvunjika ya juu (650V hapa) huku zikidumia sifa nzuri za hali ya kuwasha, mchanganyiko mgumu wa kufikia na diode za silicon Schottky.
• Faida za Kiwango cha Mfumo:Kama ilivyorodheshwa katika sifa, hizi hubadilika kuwa uendeshaji wa mzunguko wa juu (vipengele vidogo vya passive), kuongezeka kwa msongamano wa nguvu, ufanisi bora wa mfumo, na akiba inayowezekana kwenye ukubwa na gharama ya mfumo wa kupoza.

7. Maswali Yanayoulizwa Mara kwa Mara (FAQs)

Q: Ni tofauti gani kuu kati ya Qc na Qrr?

A: Qc (Malipo ya Uwezo) ni malipo yanayohusishwa na kuchaji na kutochaji uwezo wa kiungo wa diode ya Schottky. Qrr (Malipo ya Kurejesha Nyuma) ni malipo yanayohusishwa na kuondoa wabebaji wachanga waliyohifadhiwa katika diode ya PN junction wakati wa kuzima. Qc kwa kawaida ni ndogo sana na husababisha hasara ndogo za kubadilisha.

Q: Kwa nini kifurushi kimeunganishwa na kathodi?

A: Hii ni muundo wa kawaida katika diode nyingi za nguvu na transistor. Hurahisisha ujenzi wa ndani wa kifurushi na hutoa njia ya chini ya inductance na mkondo wa juu kwa muunganisho wa kathodi kupitia tabu ya kufunga.

Q: Je, diode hii inaweza kutumika kwa kiwango chake kamili cha 20A bila kizuizi cha joto?

A: Karibu hakika hapana. Kwa RθJC ya 2.0°C/W na VF ya ~1.5V, matumizi ya nguvu kwa 20A yangekuwa takriban 30W (P=Vf*If). Hii ingesababisha kupanda kwa joto kwa 60°C kutoka kifurushi hadi kiungo (ΔT = P * RθJC). Bila kizuizi cha joto, joto la kifurushi lingeongezeka haraka kuelekea kiwango cha juu, likizidi Tj,max. Ubunifu sahihi wa joto ni muhimu.

Q: Je, saketi ya kuzuia inahitajika kwa diode hii?

A: Kutokana na kubadilisha kwa kasi na uwezo mdogo, milio inayosababishwa na vimelea vya saketi (inductance na uwezo) inaweza kuwa dhahiri zaidi. Ingawa diode yenyewe haihitaji kizuizi, saketi nzima inaweza kufaidika na kizuizi cha RC kwenye diode au swichi kuu ili kupunguza mitetemo na EMI.

8. Kanuni za Uendeshaji

Diode ya Schottky ni kifaa cha wabebaji wengi kilichoundwa na kiungo cha metali-semiconductor. Wakati voltage chanya inatumika kwa semiconductor (anodi) ikilinganishwa na metali (kathodi), elektroni hutiririka kwa urahisi kutoka kwa semiconductor hadi kwenye metali, na kuruhusu uendeshaji wa mbele na mapungufu ya voltage ya chini (kwa kawaida 0.3-0.5V kwa silicon, 1.2-1.8V kwa SiC). VF ya juu katika SiC ni kwa sababu ya bandgap yake pana. Chini ya upendeleo wa nyuma, uwezo wa ndani wa kiungo huzuia mtiririko wa mkondo, na mkondo mdogo wa uvujaji tu kutokana na utoaji wa thermionic na tunneling ya quantum. Ukosefu wa kuingizwa na kuhifadhi kwa wabebaji wachanga ndio unaoondoa jambo la kurejesha nyuma linaloonekana katika diode za PN junction.

9. Mienendo ya Sekta

Vifaa vya nguvu vya Silicon Carbide (SiC) ni teknolojia muhimu inayowezesha umeme unaoendelea na uboreshaji wa ufanisi katika sekta nyingi. Soko la diode na transistor za SiC linakua kwa kasi, likiongozwa na mahitaji katika magari ya umeme (EV), miundombinu ya kuchaji EV, nishati mbadala, na vifaa vya nguvu vya viwanda vya ufanisi wa juu. Mienendo inajumuisha kuongezeka kwa viwango vya voltage na mkondo, uaminifu bora na mavuno yanayosababisha gharama za chini, na ujumuishaji wa diode za SiC na MOSFETs za SiC katika moduli za nguvu. Kifaa kilichoelezewa katika ukurasa huu wa maelezo kinawakilisha sehemu iliyokomaa na inayotumiwa sana ndani ya mabadiliko makubwa ya kiteknolojia kuelekea semiconductor zenye bandgap pana.