Hati ya Uchambuzi wa Kiufundi ya Diode ya SiC Schottky TO-252-3L - Kifurushi 6.6x9.84x2.3mm - Voltage 650V - Mkondo 4A

1. Muhtasari wa Bidhaa

Hati hii inaelezea kwa kina vipimo vya Diode ya Kizuizi ya Schottky (SBD) ya Silikoni Kabaid (SiC) yenye utendaji wa hali ya juu katika kifurushi cha uso cha TO-252-3L, kinachojulikana kama DPAK. Kifaa hiki kimeundwa kwa matumizi ya ubadilishaji wa nguvu yenye voltage ya juu, mzunguko wa juu, na ufanisi wa juu. Faida yake kuu iko katika sifa za msingi za nyenzo za SiC, zinazoweza utendaji bora wa kubadilisha na uthabiti wa joto ikilinganishwa na diode za kawaida za silikoni.

Soko kuu linalolengwa na sehemu hii linajumuisha miundo ya kisasa ya usambazaji wa nguvu, mifumo ya nishati mbadala kama vile vigeuzi vya jua, saketi za kuendesha motor, na miundombinu ya nguvu ya vituo vya data. Inafaa hasa kwa matumizi yanayohitaji upotezaji mdogo wa kubadilisha na msongamano wa nguvu wa juu.

2. Uchambuzi wa kina wa Vigezo vya Kiufundi

2.1 Vipimo Vya Juu Kabisa

Kifaa hiki kimepimwa kwa voltage ya kilele ya kurudia nyuma (VRRM) ya 650V, na voltage ya kuzuia DC (VR) inayolingana. Mkondo wa juu wa mbele unaoendelea (IF) ni 4A, unaozuiwa na mambo ya joto. Kigezo muhimu cha uthabiti ni mkondo wa mshtuko usiorudiwa (IFSM) wa 12A kwa pigo la nusu-sine ya 10ms, ikionyesha uwezo wake wa kushughulikia hali za mkondo wa mzungiko mfupi au mkondo wa kuingilia. Joto la juu la kiungo (TJ) ni 175°C, likifafanua kikomo cha juu cha uendeshaji.

2.2 Tabia za Umeme

Voltage ya mbele (VF) ni kigezo muhimu kwa upotezaji wa uendeshaji. Katika mkondo uliopimwa wa 4A na joto la kiungo la 25°C, VF ya kawaida ni 1.4V, na upeo wa 1.75V. Thamani hii ndogo inachangia moja kwa moja kwa ufanisi wa juu wa mfumo. Mkondo wa uvujaji wa nyuma (IR) ni mdogo sana, kwa kawaida 1µA kwa 520V na 25°C, na hupunguza matumizi ya nguvu katika hali ya kuzima.

Sifa ya kufafanua ya diode za SiC Schottky ni kutokuwepo kwa malipo ya kurejesha nyuma, kama inavyoonyeshwa na madai ya "Mkondo wa Sifuri wa Kurejesha Nyuma". Badala yake, tabia ya kubadilisha ina sifa ya malipo ya uwezo. Jumla ya malipo ya uwezo (QC) imebainishwa kuwa 6.4nC kwa 400V. Kigezo hiki, pamoja na uwezo wa jumla (Ct) ambao hupungua kadri voltage ya nyuma inavyoongezeka (mfano, 12pF kwa 200V, 10pF kwa 400V), ni muhimu sana kwa kuhesabu upotezaji wa kubadilisha wa uwezo katika saketi za mzunguko wa juu.

2.3 Tabia za Joto

Upinzani wa joto kutoka kiungo hadi kifurushi (RθJC) ni 5.9°C/W (kawaida). Thamani hii ndogo ni muhimu kwa uhamisho bora wa joto kutoka kwa die ya semikondukta hadi PCB au kifaa cha kupoza joto. Jumla ya juu ya matumizi ya nguvu (PD) ni 25W, lakini mipaka ya vitendo imedhamiriwa na usimamizi wa joto wa programu na hali ya mazingira.

3. Uchambuzi wa Mviringo wa Utendaji

Hati ya data inajumuisha grafu kadhaa za kawaida za utendaji ambazo ni muhimu kwa wahandisi wa ubunifu.

3.1 Tabia za VF-IF

Grafu hii inaonyesha uhusiano kati ya voltage ya mbele na mkondo wa mbele katika joto tofauti la kiungo. Inaonyesha jinsi VF inavyokuwa na mgawo hasi wa joto, ikipungua kidogo kadri joto linavyoongezeka, ambayo ni sifa ya diode za Schottky.

3.2 Tabia za VR-IR

Mviringo huu unaweka mkondo wa uvujaji wa nyuma dhidi ya voltage ya nyuma, kwa kawaida unaonyesha ongezeko la kielelezo la IR kwa kuongezeka kwa voltage na joto, na kuangazia umuhimu wa kupunguza voltage katika joto la juu.

3.3 Mkondo wa Juu wa Mbele dhidi ya Joto la Kifurushi

Mviringo huu wa kupunguza ni muhimu sana kwa kuamua mkondo wa juu unaoruhusiwa unaoendelea kulingana na joto la uendeshaji la kifurushi (TC). Inahakikisha joto la kiungo halizidi kiwango chake cha juu.

3.4 Matumizi ya Nguvu dhidi ya Joto la Kifurushi

Sawa na kupunguza kwa mkondo, grafu hii inaonyesha jinsi matumizi ya juu yanayoruhusiwa ya nguvu yanavyopungua kadri joto la kifurushi linavyoongezeka.

3.5 Upinzani wa Joto wa Muda Mfupi

Grafu hii ni muhimu sana kwa kutathmini majibu ya joto ya diode kwa pigo fupi la nguvu. Inaonyesha upinzani bora wa joto kutoka kiungo hadi kifurushi kama kazi ya upana wa pigo, na kuruhusu hesabu sahihi ya joto la kilele la kiungo wakati wa matukio ya kubadilisha.

4. Taarifa za Mitambo na Kifurushi

4.1 Muundo na Vipimo vya Kifurushi

Kifaa hiki kinatumia kifurushi cha TO-252-3L (DPAK). Vipimo muhimu vinajumuisha urefu wa jumla wa kifurushi (H) wa 9.84mm (kawaida), urefu (E) wa 6.60mm (kawaida), na upana (D) wa 6.10mm (kawaida). Umbali wa pini (e) ni 2.28mm (msingi). Michoro ya kina ya mitambo na thamani za chini, za kawaida, na za juu za vipimo vyote muhimu imetolewa ili kuhakikisha muundo sahihi wa alama ya PCB na nafasi ya usanikishaji.

4.2 Usanidi wa Pini na Ubaguzi

Usanidi wa pini umefafanuliwa wazi: Pini 1 ni Kathodi, Pini 2 ni Anodi, na kipande cha chuma (Kifurushi) kimeunganishwa na Kathodi. Utambuzi sahihi wa ubaguzi ni muhimu ili kuzuia kushindwa kwa kifaa wakati wa usakinishaji.

4.3 Mpango Unapendekezwa wa Pad ya PCB

Mpango wa pad ya uso unaopendekezwa umojumuishwa ili kuboresha uaminifu wa kiungo cha kuuza na utendaji wa joto. Kufuata mpango huu husaidia katika kufikia fillets sahihi za kuuza na kupoza joto kwa ufanisi kupitia kipande cha chuma kilichofichuliwa.

5. Miongozo ya Kuuza na Usanikishaji

Ingawa wasifu maalum ya reflow hayajaelezwa kwa kina katika dondoo lililotolewa, miongozo ya kawaida ya IPC/JEDEC kwa usanikishaji wa uso wa vipengele visivyo na risasi inapaswa kufuatwa. Kifaa hiki kimeainishwa kuwa hakina risasi na hakina Halojeni, na kinatii maagizo ya RoHS. Uangalifu lazima uchukuliwe wakati wa kushughulikia ili kuepuka mkazo wa mitambo kwenye pini. Uhifadhi unapaswa kuwa katika mazingira kavu, yaliyodhibitiwa ili kuzuia unyevunyevu, ambao unaweza kusababisha "popcorning" wakati wa kuuza reflow.

6. Mapendekezo ya Matumizi

6.1 Saketi za Kawaida za Matumizi

Diode hii inafaa kabisa kutumika kama diode ya kuongeza katika hatua za Kusahihisha Sababu ya Nguvu (PFC), diode ya bure katika saketi za daraja, na rekta ya pato katika vigeuzi vya mzunguko wa juu vya AC/DC au DC/DC. Uwezo wake wa kubadilisha haraka hufanya iwe bora kwa saketi zinazofanya kazi katika safu ya mamia hadi mamia ya kilohertz.

6.2 Mambo ya Kuzingatia katika Ubunifu

• Upotezaji wa Kubadilisha:Ingawa upotezaji wa kurejesha nyuma hauna maana, upotezaji wa kubadilisha wa uwezo (sawasawa na QC * V^2 * f) unakuwa muhimu katika mzunguko wa juu sana na voltage. Hii lazima ihesabiwe.
• Usimamizi wa Joto:RθJC ndogo inaruhusu uhamisho bora wa joto. Eneo la shaba la kutosha kwenye PCB lililounganishwa na kipande cha kathodi ni muhimu ili kutumika kama kifaa cha kupoza joto. Vias za joto zinaweza kutumika kuhamisha joto kwa tabaka za ndani au za chini.
• Vifaa Sambamba:Mgawo chanya wa joto wa VF hurahisisha ushiriki wa mkondo wakati diode nyingi zimeunganishwa sambamba, na hupunguza hatari ya kukimbia kwa joto.
• Spikes za Voltage:Katika saketi za kubadilisha za inductive, ubunifu sahihi wa snubber au mpango wa makini unahitajika ili kudhibiti overshoot ya voltage na kuzuia kuzidi kiwango cha VRRM.

7. Ulinganisho wa Kiufundi na Faida

Ikilinganishwa na diode za silikoni za kurejesha haraka (FRDs) au hata diode za silikoni za Schottky, diode hii ya SiC Schottky inatoa faida tofauti:

• Sifuri ya Kurejesha Nyuma:Hutoondoa chanzo kikuu cha upotezaji wa kubadilisha na EMI katika FRDs za silikoni, na kuwezesha ufanisi wa juu na mzunguko wa juu.
• Joto la Juu la Uendeshaji:TJ,max ya 175°C dhidi ya kawaida 150°C kwa vifaa vingi vya silikoni, na kuruhusu miundo midogo zaidi au uendeshaji wa joto la juu la mazingira.
• Kiwango cha Juu cha Voltage:Diode za silikoni za Schottky kwa kawaida zimewekwa kikomo chini ya 200V. Kiwango hiki cha 650V kinafungua matumizi katika vifaa vya kawaida vya usambazaji wa nguvu.
• Voltage ya Chini ya Mbele katika Joto la Juu:VF ya diode za SiC Schottky inabaki thabiti kiasi au hupungua na joto, tofauti na diode za silikoni ambapo inaongezeka, na kusababisha utendaji bora chini ya hali za joto.

8. Maswali Yanayoulizwa Mara kwa Mara (FAQs)

Q: "Mkondo wa Sifuri wa Kurejesha Nyuma" inamaanisha nini kwa vitendo?

A: Inamaanisha wakati diode inabadilisha kutoka kwa kuendesha hadi kuzuia, hakuna malipo ya wabebaji wachichi yaliyohifadhiwa ambayo yanahitaji kuondolewa (kurejeshwa). Mkondo unasimama karibu mara moja, na kuondoa spike ya mkondo wa kurejesha nyuma na upotezaji wa nguvu unaohusishwa unaoonekana katika diode za kawaida za PN.

Q: Ninahesabuje upotezaji wa kubadilisha kwa diode hii?

A: Kwa kifaa hiki cha kubadilisha cha uwezo, upotezaji mkubwa wa nguvu ni nishati inayohitajika kuchaji uwezo wake wa kiungo kila mzunguko. Upotezaji kwa mzunguko unaweza kukadiriwa kama 0.5 * C(VR) * VR^2, ambapo C(VR) ni uwezo unaotegemea voltage. Zidisha kwa mzunguko wa kubadilisha (f) kupata upotezaji wa nguvu: P_sw ≈ 0.5 * C(VR) * VR^2 * f. Kigezo cha QC kinatoa njia nyingine ya makadirio ya upotezaji.

Q: Naweza kutumia diode hii kubadilisha diode ya silikoni ya haraka sana moja kwa moja?

A: Kwa umeme, katika hali nyingi, ndio, na kwa uwezekano itaboresha ufanisi. Hata hivyo, lazima uthibitishe mpango na ubunifu wa joto unatosha, kwa sababu tabia ya kubadilisha (uwezo dhidi ya kurejesha) ni tofauti na inaweza kuathiri milio ya voltage. Pia, hakikisha kuendesha kwa lango kwa transistor yoyote inayohusishwa ya kubadilisha ni imara ya kutosha kushughulikia mienendo tofauti ya kubadilisha.

Q: Kwa nini kiwango cha mkondo wa mshtuko ni muhimu?

A: Kinaonyesha uwezo wa diode wa kustahimili hali zisizotarajiwa za hitilafu, kama vile mkondo wa kuingilia wa awali wakati wa kuchaji capacitor kubwa wakati wa kuwasha, au tukio la muda mfupi la mzungiko mfupi. Hii inaongeza safu ya uthabiti kwa ubunifu.

9. Utafiti wa Kesi ya Ubunifu na Matumizi

Hali: Kubuni Hatua ya 1kW ya Totem-Pole PFC.

Katika saketi ya kisasa ya PFC ya totem-pole isiyo na daraja inayofanya kazi kwa 100kHz, diode ya kawaida ya silikoni ya kuongeza ni chanzo kikuu cha upotezaji. Kuibadilisha na diode hii ya SiC Schottky ya 650V kungetoa faida kubwa. Sifuri ya kurejesha nyuma huondoa upotezaji wa kuwasha katika MOSFET inayosaidia inayotokea wakati mkondo wa kurejesha wa diode unabadilishwa. Hii inaruhusu uendeshaji wa mzunguko wa juu, na kupunguza ukubwa wa vipengele vya sumaku (inductor). Voltage ya chini ya mbele hupunguza upotezaji wa uendeshaji. Mbunifu lazima atengeneze kwa makini upotezaji wa kuzima wa uwezo wa diode ya SiC kwa voltage ya basi ya DC ya 400V na 100kHz ili kuhakikisha unakubalika, na kubuni PCB na kumwagika kikubwa, kizito cha shaba kilichounganishwa na kipande cha diode ili kudhibiti takriban 3-4W ya upotezaji wa uendeshaji uliokadiriwa.

10. Kanuni ya Uendeshaji

Diode ya Schottky huundwa na kiungo cha chuma-semikondukta, badala ya kiungo cha semikondukta cha PN. Kiungo hiki cha chuma-SiC kinaunda kizuizi cha Schottky ambacho huruhusu uendeshaji wa wabebaji wengi tu (elektroni katika msingi wa aina-N wa SiC). Wakati wa upendeleo wa mbele, elektroni zina nishati ya kutosha kuvuka kizuizi, na kuwezesha mtiririko wa mkondo. Wakati wa upendeleo wa nyuma, kizuizi kinapanuka, na kuzuia mkondo. Kutokuwepo kwa kuingizwa na uhifadhi wa wabebaji wachichi ndio sababu ya msingi ya kubadilisha haraka sana na ukosefu wa kurejesha nyuma. Upana wa bandgap ya Silikoni Kabaid hutoa nyenzo hiyo na nguvu ya juu ya uwanja wa umeme muhimu, na kuwezesha tabaka nyembamba za kuteleza na hivyo upinzani wa chini wa kuwasha na uwezo wa chini kwa kiwango fulani cha voltage ikilinganishwa na silikoni.

11. Mienendo ya Teknolojia

Vifaa vya nguvu vya Silikoni Kabaid ni teknolojia muhimu inayoweza kufanya mabadiliko kuelekea vifaa vya umeme vya nguvu vinavyofanika zaidi na vya kompakt. Mienendo inajumuisha kuongezeka kwa viwango vya voltage (kuelekea 1.2kV na 1.7kV kwa magari na magari ya viwanda), msongamano wa juu wa mkondo katika vifurushi vidogo, na ujumuishaji wa diode za SiC Schottky na MOSFETs za SiC katika moduli zilizopakwa pamoja. Kadri kiasi cha uzalishaji kinavyoongezeka na gharama zinavyopungua, SiC inasonga kutoka kwa matumizi maalum hadi kwenye vifaa vya kawaida vya watumiaji, viwanda, na magari, ikiongozwa na mahitaji ya kimataifa ya ufanisi wa nishati na umeme. Maendeleo yanalenga kuboresha ubora wa wafer, kupunguza msongamano wa kasoro, na kuboresha miundo ya kifaa ili kupunguza zaidi upinzani maalum wa kuwasha na uwezo.