Wyniki 1-4 spośród 4 dla zapytania: authorDesc:"Kamil BARGIEŁ"

Charakterystyki statyczne tranzystora mocy SiC-JFET DOI:10.15199/48.2018.08.17

Czytaj za darmo! »

Na początku lat 90-tych XX wieku w laboratoriach badawczych opracowano pierwsze przyrządy półprzewodnikowe wykonane z węglika krzemu (SiC), charakteryzujące się lepszymi wartościami parametrów niż przyrządy wykonane z krzemu. Technologia SiC umożliwia konstruowanie przyrządów półprzewodnikowych charakteryzujących się wysoką wytrzymałością napięciową oraz pozwala na pracę tych przyrządów w wysokich temperaturach [1-3]. W roku 2008 firma SemiSouth [4] wprowadziła do sprzedaży tranzystor SiC-JFET, którego zasadniczą zaletą jest wytrzymałość napięciowa znacznie przekraczająca wartość 1 kV, co pozwala na stosowanie tego przyrządu na przykład w układach wysokonapięciowych zasilaczy impulsowych SMPS (Switching - Mode Power Supply) lub systemach zasilania bezprzerwowego UPS (Uninterruptible Power Supply) [5-7]. Należy podkreślić, że krzemowe tranzystory JFET osiągają wartości tego parametru wielokrotnie mniejsze [8-10]. Istotny wpływ na wartości parametrów oraz kształt charakterystyk elementu półprzewodnikowego ma temperatura jego wnętrza. Producenci podają na przykład w notach katalogowych wartości dopuszczalnej temperatury wnętrza elementu, po przekroczeniu której nie gwarantują właściwości elementu określonych danymi katalogowymi. Okazuje się, że w przypadku rozważanego tranzystora SiCJFET dopuszczalna wartość temperatury wnętrza wynosi 175°C [4], co jest wartością zaskakująco niską, gdyż w krzemowych przyrządach dostępnych komercyjnie wartość tego parametru wynosi typowo 150°C [8, 9], a dla niektórych przyrządów sięga ona nawet 200°C [10]. Producent udostępnił w karcie katalogowej badanego tranzystora SiC-JFET standardowy zestaw prądowonapięciowych charakterystyk statycznych uzyskanych w warunkach izotermicznych tzn. przy założeniu, że temperatura wnętrza elementu jest stała i dodatkowo jest równa temperaturze otoczenia. Z drugiej strony, ważnym zjawiskiem wpływającym na parametry i charakterystyki przyrządów półprzewodniko[...]

Modelowanie tranzystora SiC-JFET w programie PSPICE DOI::10.15199/48.2019.01.54

Czytaj za darmo! »

Wprowadzenie Od roku 2008 na rynku dostępne są nowoczesne tranzystory JFET mocy (Junction Field-Effect Transistor) wykonane z węglika krzemu (SiC), które w porównaniu do klasycznych tranzystorów krzemowych charakteryzują się na przykład wyższymi dopuszczalnymi wartościami prądów oraz napięć zaciskowych, a także krótszymi czasami przełączania. Z tego względu wymienione elementy znajdują zastosowanie głównie w energoelektronicznych układach kluczujących mocy [1-3]. Niezbędnym narzędziem inżyniera-konstruktora układów elektronicznych są odpowiednie programy komputerowe przeznaczone do projektowania i analizy układów elektronicznych, zawierające wiarygodne modele elementów elektronicznych, w tym również przyrządów półprzewodnikowych. Na rynku dostępnych jest wiele programów tego typu, a jednym z najpopularniejszych jest SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) [4] oferowany przez wielu producentów oprogramowania w zróżnicowanych wydaniach. Na przykład, program PSPICE firmy Cadence Design Systems Inc. posiada obszerną bibliotekę modeli elementów biernych, a także modeli przyrządów półprzewodnikowych, w tym modelu Shichmanna-Hodgesa [4] krzemowego tranzystora JFET. W pracy oceniono przydatność wymienionego modelu pod kątem wyznaczania wybranych charakterystyk tranzystora JFET wykonanego z węglika krzemu. W tym celu wyniki symulacji porównano z autorskimi wynikami pomiarów charakterystyk statycznych tranzystora SiC-JFET o symbolu SJEP170R550 firmy SemiSouth [5]. Oceniono wpływ temperatury otoczenia na parametry i charakterystyki wymienionego przyrządu półprzewodnikowego. Z uwagi na zaobserwowane rozbieżności pomiędzy wynikami symulacji i pomiarów, zaproponowano modyfikacje wybranych zależności analitycznych wbudowanego modelu Shichmanna-Hodgesa tranzystora JFET wpływające na zwiększenie jego dokładności, co potwierdzono uzupełniającymi wynikami weryfikacji eksperymentalnej. Postać modelu tranzystora JFET [...]

Przyrządy półprzewodnikowe z węglika krzemu - pomiary, modelowanie i aplikacje DOI:10.15199/ELE-2014-097


  Kluczową rolę w rozwoju elektroniki i energoelektroniki pełnią elementy półprzewodnikowe, w tym elementy mocy o coraz lepszych parametrach. Materiały półprzewodnikowe stanowią podstawowy materiał w konstrukcji elementów mocy. Na przestrzeni ostatnich kilkudziesięciu lat nastąpił gwałtowny rozwój i postęp technologiczny pozwalający na wykorzystanie w tym celu materiałów półprzewodnikowych o coraz doskonalszych właściwościach. Oprócz powszechnie już stosowanych w przemyśle elektronicznym materiałów półprzewodnikowych, takich jak krzem i arsenek galu, pojawiają się nowe materiały, czego przykładem może być węglik krzemu. W pracy przedstawiono wyniki badań prowadzonych w Katedrze Elektroniki Morskiej (KEM) Akademii Morskiej w Gdyni w zakresie modelowania i pomiarów zarówno przyrządów SiC, jak i układów elektronicznych z tymi przyrządami. Właściwości węglika krzemu Dopuszczalne wartości parametrów roboczych półprzewodnikowych przyrządów mocy takich, jak napięcia i prądy zaciskowe, temperatura wnętrza, gęstość mocy oraz częstotliwość pracy, w dużym stopniu zależą od parametrów materiałowych oraz właściwości półprzewodników stosowanych do konstrukcji tych przyrządów. W tabeli 1 porównano wartości wybranych parametrów materiałowych, tj. szerokości przerwy energetycznej Eg, krytycznego natężenia pola EC, ruchliwości elektronów μn i dziur μp, prędkości nasycenia elektronów νS, koncentracji samoistnej ni oraz przewodności cieplnej λth krzemu oraz węglika krzemu o odmianie krystalicznej (politypii) 4H. 3-krotnie wyższą wartością szerokości przerwy energetycznej Eg, 8-krotnie wyższą wartością krytycznego natężenia pola EC, 2-krotnie wyższą wartością prędkości nasycenia elektronów νS oraz ponad 3-krotnie wyższą wartością przewodności cieplnej λth, co potencjalnie stwarza możliwość wytwarzania z tego materiału przyrządów półprzewodnikowych o wyższej wytrzymałości napięciowej i temperaturowej, a także o mniej[...]

Modelowanie wpływu zewnętrznego pola elektromagnetycznego na charakterystyki wybranych elementów elektronicznych DOI:10.15199/48.2019.10.29

Czytaj za darmo! »

W otaczającym nas świecie wykorzystuje się coraz więcej urządzeń elektronicznych, które pracują przy coraz niższych wartościach napięcia zasilającego. W ślad za obniżaniem wartości tego napięcia maleje odporność układów elektronicznych na zakłócenia pochodzące od zewnętrznych pól elektromagnetycznych [1, 2]. Źródłem tych pól mogą być m.in. urządzenia łączności bezprzewodowej lub impulsowe układy zasilające, ale także wyładowania atmosferyczne lub oddziaływania wiatru słonecznego z atmosferą ziemską. Do oceny wpływu zewnętrznych pól elektromagnetycznych na właściwości urządzeń elektronicznych niezbędne są modele elementów elektronicznych dedykowane do programów analizy układowej uwzględniajace te zjawiska. Programem powszechnie stosowanym w analizie układów elektronicznych jest SPICE [3, 4]. Jednak wbudowane w tym programie modele elementów elektronicznych nie uwzględniają wpływu rozważanych pól elektromagnetycznych [5]. W literaturze, np. [6, 7, 8, 9] opisano koncepcję tworzenia tzw. modeli hybrydowych, które umożliwiają uwzględnienie dodatkowych, pomijanych w modelach wbudowanych w programie SPICE, zjawisk fizycznych, istotnych z punktu widzenia konkretnej aplikacji. Przykładowo, w pracach [6 - 11] pokazano sposób uwzględnienia wpływu zjawiska samonagrzewania na charakterystyki wybranych przyrządów półprzewodnikowych. W niniejszej pracy zaproponowano sposób modelowania statycznych i dynamicznych charakterystyk elementów półprzewodnikowych przy uwzględnieniu wpływu zewnętrznego pola elektromagnetycznego. Na przykładzie diody przedstawiono postać takiego modelu oraz zaprezentowano i skomentowano wyniki obliczeń wykonanych przy wybranych wartościach parametrów charakteryzujących zewnętrzne pole elektromagnetyczne. Koncepcja modelowania Jak zaznaczono we Wprowadzeniu, do modelowania właściwości przyrządów półprzewodnikowych przy uwzględnieniu nowych, pomijanych dotychczas zjawisk fizycznych można zastosować, znaną z li[...]

 Strona 1