Tính năng phục hồi ngược của Diode nên được phản ánh như thế nào trong mô hình?

 0020-40946 VÒNG KẸP, 8" SNNF, AL

Các hệ thống điện nửa cầu, toàn cầu và LLC, cũng như MOSFET công suất chính của hệ thống điều khiển động cơ, công tắc quay tự do cho bộ chuyển đổi Buck đồng bộ và công tắc chỉnh lưu đồng bộ thứ cấp, đều trải qua quá trình phục hồi dòng điện ngược cho điốt ký sinh. Đặc tính phục hồi ngược kém của diode thân MOSFET công suất dẫn đến sự gia tăng tổn thất chuyển mạch của diode, làm giảm hiệu suất của hệ thống, đồng thời tạo ra tiếng chuông cao, ảnh hưởng đến sự an toàn. hoạt động của MOSFET điện. Tính năng phục hồi ngược nên được xem xét như thế nào trong mô hình? Chúng ta hãy thảo luận về điều đó ngày hôm nay.

0020-25279 8"VÒNG KẸP

II.Cơ chế phục hồi hướng điốt

Khi diode cơ thể được áp dụng bên ngoài với điện áp chuyển tiếp VF, điện áp chuyển tiếp làm suy yếu điện trường bên trong của điểm nối PN, chuyển động trôi dạt bị suy yếu, chuyển động khuếch tán được tăng cường và trạng thái cân bằng động của khuếch tán và trôi dạt bị phá vỡ. Kết quả là, các lỗ trống (polyson) trong vùng P chảy sang vùng N và các electron (polyson) trong vùng N chảy sang vùng P. Các electron đi vào vùng P và các lỗ đi vào vùng N lần lượt trở thành một số con của vùng. Do đó, số con ở vùng P và N ít hơn so với khi không có điện áp đặt vào, và số con thừa này được gọi là vài tấn không cân bằng.

Các proton không cân bằng này khuếch tán vào vùng N và P do chênh lệch nồng độ trong quá trình tích lũy. Lấy lỗ trống làm ví dụ, sự phân bố nồng độ lỗ được thiết lập ở vùng N, với nồng độ lớn nhất ở gần mép tiếp giáp và càng nhỏ thì càng xa tiếp giáp. Dòng điện thuận càng lớn thì số lượng lỗ trống được lưu trữ càng lớn và độ dốc phân bố nồng độ càng lớn. Sự khuếch tán của các electron vào vùng P cũng tương tự và biểu đồ bên dưới cho thấy sự phân bố điện tích được lưu trữ trong diode. Hiện tượng tích lũy hạt tải điện thiểu số không cân bằng trong quá trình dẫn truyền thuận thường được gọi là hiệu ứng tích trữ điện tích.

Khi đặt một điện áp ngược vào diode cơ thể, các electron được lưu trữ trong vùng P và các lỗ trống được lưu trữ trong vùng N không biến mất ngay lập tức mà chúng giảm dần theo hai cách:

Một. Dưới tác dụng của điện trường ngược, các electron ở vùng P bị kéo về vùng N, và các lỗ trống ở vùng N bị kéo về vùng P, tạo thành dòng điện trôi ngược;

b. Tái hợp với hầu hết các tàu sân bay. Quá trình phục hồi ngược của diode trong quá trình chuyển đổi chuyển mạch về cơ bản là do hiệu ứng lưu trữ điện tích gây ra và thời gian phục hồi ngược là thời gian cần thiết để điện tích lưu trữ biến mất.

Mạch kiểm tra xung đôi

0200-09315 HChuck, Vòng bọc ESC, Gốm sứ

Thử nghiệm xung kép là phương pháp thử nghiệm được sử dụng rộng rãi để mô tả đặc tính của các thành phần chuyển mạch nguồn như MOSFET và IGBT. Thử nghiệm này đánh giá không chỉ các đặc tính chuyển mạch của các thành phần mục tiêu mà còn đánh giá các đặc tính phục hồi ngược của điốt phục hồi nhanh (FRD) được sử dụng cùng với điốt cơ thể và IGBT. Do đó, việc đánh giá các mạch gây tổn thất do đặc tính phục hồi ngược trong quá trình bật là rất hữu ích. Sơ đồ mạch cơ bản cho thử nghiệm xung kép được trình bày dưới đây.

Trong mạch này, mặt trên là ống nghiệm điốt, mặt dưới là MOSFET để điều khiển, công việc cơ bản của kiểm tra xung kép có thể được chia thành ba loại: (1), (2) và (3) . Khi điện áp của bộ tạo xung được xác định là VPulse, dòng điện chạy qua cuộn cảm là IL và điện áp của DUT là VDD. Khi hoạt động ở trạng thái (1), MOSFET ở trạng thái BẬT. Đường dẫn hiện tại là: nguồn điện→ độ tự cảm Ls→ độ tự cảm L→ MOSFET→ nguồn điện. Lúc này, cuộn cảm L tích tụ. Khi hoạt động ở trạng thái (2), MOSFET bị tắt (I=0A), do đó đường dẫn hiện tại là: cuộn cảm L→ Điốt tạo thành một mạch kín và chuyển sang hoạt động tự do. Khi hoạt động là (3), MOSFET được bật lại (BẬT) và đường dẫn hiện tại là nguồn điện → điện cảm Ls→ cuộn cảm L→ MOSFET → nguồn điện và dòng phục hồi ngược của diode trùng với bật -trên dòng điện và hiện tượng phục hồi ngược có thể được nhìn thấy bằng cách quan sát dòng điện chạy qua diode.

Cách Mô hình SPICE mô tả tính năng khôi phục ngược

Tổng điện tích Q trong một diode được tạo thành từ hai phần: điện tích tích lũy trong vùng này do sự thay đổi điện áp ở hai đầu tiếp giáp và điện tích được lưu trữ trong vùng trung tính (NR), được hình thành bởi một lượng nhỏ điện tích. số lượng chất mang được đưa vào vùng trung tính (NR). Điện dung tiếp giáp CJ và điện dung khuếch tán CD tương ứng. Trong số đó, biểu thức của CJ như sau:

Và biểu thức của CD là:

Nói cách khác, khả năng phục hồi ngược có liên quan đến điện dung của Diode. Khi xác định các thông số điện dung của CJ, CJO, M, FC, VJ. Khi đó tham số phục hồi ngược có quan hệ với tham số TT của CD.

SPICE Model như thế nào trích xuất các tham số phục hồi ngược

Việc trích xuất các tham số của Spice Model có thể được thực hiện trong ICCAP. ICCAP cung cấp một ví dụ về diode cơ bản để chúng ta có thể phát triển một ví dụ về xác minh trích xuất tham số khôi phục ngược.

Trong ví dụ này, một DUT mới được xác định, được đặt tên là Recovery và mạch kiểm tra xung kép được viết, trong trường hợp này, theo cú pháp gia vị, giống như cú pháp trình mô phỏng tương ứng.

Với kích thích mô phỏng thử nghiệm tương ứng, chúng ta có thể quan sát đường cong đặc tính của quá trình phục hồi ngược bằng cách kiểm tra dòng điện qua diode.

Điều chỉnh có thể được sử dụng trong ICCAP để tối ưu hóa việc điều chỉnh các tham số tương ứng. Khi chúng ta Tuning các tham số TT, chúng ta sẽ thấy dòng điện ngược đang thay đổi.

Xác minh mô phỏng thử nghiệm xung đôi

Tương tự, chúng ta có thể thiết lập mạch kiểm tra xung kép trong ADS.

 

Kết quả mô phỏng như sau:

 

Bản tóm tắt

Trong ứng dụng thực tế, body diode của MOSFET mang đến cho chúng ta rất nhiều tiện ích và lợi ích, nhưng chúng ta không thể bỏ qua tác động của đặc tính phục hồi ngược của nó đối với hệ thống.

Độ lớn của giá trị trr (có liên quan đến tham số TT trong mô hình) ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và độ tin cậy của thiết bị điện tử. Dưới đây là một vài yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến TRR trên thiết bị điện tử:

Tiêu thụ năng lượng và hiệu quả: Giá trị TRR cao có nghĩa là thiết bị điện tử sẽ mất nhiều thời gian hơn để phục hồi ngược lại, dẫn đến tổn thất năng lượng nhiều hơn. Điều này làm giảm hiệu quả sử dụng năng lượng và hiệu quả của các thiết bị điện tử.
2. Tốc độ chuyển đổi: giá trị TRR càng nhỏ thì tốc độ phục hồi ngược của thiết bị điện tử càng nhanh. Trong các ứng dụng chuyển mạch tần số cao, các thiết bị có thời gian khôi phục ngược ngắn có thể chuyển trạng thái nhanh hơn, cải thiện khả năng phản hồi tổng thể của hệ thống.

3. Độ tin cậy: Khi dòng điện đi qua diode theo chiều ngược lại, nếu giá trị TRR quá lớn sẽ tạo ra điện áp ngược cao hơn. Điều này có thể dẫn đến mất điện, sinh nhiệt và hư hỏng thiết bị, ảnh hưởng đến độ tin cậy và tuổi thọ của toàn bộ mạch.