Właściwości tranzystora MOSFET jako przyrządu (klucza) mocy

Podobne dokumenty
Działanie przetwornicy synchronicznej

Część 3. Przegląd przyrządów półprzewodnikowych mocy. Łukasz Starzak, Przyrządy i układy mocy, studia niestacjonarne, lato 2018/19 51

ELEMENTY UKŁADÓW ENERGOELEKTRONICZNYCH

Przyrządy półprzewodnikowe część 5 FET

Część 2. Przewodzenie silnych prądów i blokowanie wysokich napięć przy pomocy przyrządów półprzewodnikowych

Część 2. Przewodzenie silnych prądów i blokowanie wysokich napięć przy pomocy przyrządów półprzewodnikowych

Złożone struktury diod Schottky ego mocy

Tranzystory polowe FET(JFET), MOSFET

Wykład VIII TRANZYSTOR BIPOLARNY

Wykład X TRANZYSTOR BIPOLARNY

Tranzystory polowe. Podział. Tranzystor PNFET (JFET) Kanał N. Kanał P. Drain. Gate. Gate. Source. Tranzystor polowy (FET) Z izolowaną bramką (IGFET)

Ćwiczenie 5P. Właściwości statyczne tranzystorów mocy Wysokonapięciowy tranzystor BJT LABORATORIUM PRZYRZĄDÓW I UKŁADÓW MOCY

Ćwiczenie 5. Zastosowanie tranzystorów bipolarnych cd. Wzmacniacze MOSFET

1. Zarys właściwości półprzewodników 2. Zjawiska kontaktowe 3. Diody 4. Tranzystory bipolarne

Tranzystory. 1. Tranzystory bipolarne 2. Tranzystory unipolarne. unipolarne. bipolarny

Ćwiczenie 5P. Właściwości statyczne tranzystorów mocy Wysokonapięciowy tranzystor BJT LABORATORIUM PRZYRZĄDÓW I UKŁADÓW MOCY

Politechnika Białostocka

Elementy półprzewodnikowe. Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W12) Kwalifikacyjnego kursu zawodowego.

Przegląd półprzewodnikowych przyrządów mocy

LABORATORIUM ELEKTRONIKI ĆWICZENIE 4 POLITECHNIKA ŁÓDZKA KATEDRA PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH I OPTOELEKTRONICZNYCH

IV. TRANZYSTOR POLOWY

Przegląd przyrządów półprzewodnikowych mocy (1) Łukasz Starzak, Przyrządy półprzewodnikowe mocy, zima 2015/16

Politechnika Białostocka

Politechnika Białostocka

Opracowane przez D. Kasprzaka aka 'master' i D. K. aka 'pastakiller' z Technikum Elektronicznego w ZSP nr 1 w Inowrocławiu.

7. Tyrystory. Tyrystor SCR (Silicon Controlled Rectifier)

Zygmunt Kubiak Instytut Informatyki Politechnika Poznańska

Temat i cel wykładu. Tranzystory

SYMBOLE GRAFICZNE. Tyrystory. Struktura Charakterystyka Opis

Tranzystor bipolarny

Katedra Przyrządów Półprzewodnikowych i Optoelektronicznych Laboratorium Przyrządów Półprzewodnikowych. Ćwiczenie 2

Ćwiczenie - 3. Parametry i charakterystyki tranzystorów

Przerywacz napięcia stałego

EL08s_w03: Diody półprzewodnikowe

Ćwiczenie 2 LABORATORIUM ELEKTRONIKI POLITECHNIKA ŁÓDZKA KATEDRA PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH I OPTOELEKTRONICZNYCH

Budowa. Metoda wytwarzania

Tranzystory. bipolarne (NPN i PNP), polowe (MOSFET), fototranzystory

TRANZYSTORY MOCY. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z podstawowymi tranzystorami i ich charakterystykami.

Elementy i Układy Sterowania Mocą

Katedra Przyrządów Półprzewodnikowych i Optoelektronicznych pokój:

TEORIA TRANZYSTORÓW MOS. Charakterystyki statyczne

Elementy elektroniczne Wykłady 7: Tranzystory polowe

Elementy elektroniczne Wykłady 5,6: Tranzystory bipolarne

Ćwiczenie 4. Parametry statyczne tranzystorów polowych JFET i MOSFET

III. TRANZYSTOR BIPOLARNY

Półprzewodnikowe przyrządy mocy

Ćwiczenie 4- tranzystor bipolarny npn, pnp

Ćwiczenie nr 4 Tranzystor bipolarny (npn i pnp)

Urządzenia półprzewodnikowe

INDEKS. deklaracja... 7,117 model model materiału rdzenia Charakterystyki statyczne Czynnik urojony...103

Elementy przełącznikowe

Zasada działania tranzystora bipolarnego

BADANIE TRANZYSTORA BIPOLARNEGO Z IZOLOWANĄ BRAMKĄ (IGBT)

Badanie charakterystyk elementów półprzewodnikowych

Instrukcja nr 5. Wzmacniacz różnicowy Stabilizator napięcia Tranzystor MOSFET

Zadania z podstaw elektroniki. Zadanie 1. Wyznaczyć pojemność wypadkową układu (C1=1nF, C2=2nF, C3=3nF):

Elementy elektroniczne Wykład 9: Elementy przełączające

Politechnika Poznańska, Instytut Elektrotechniki i Elektroniki Przemysłowej, Zakład Energoelektroniki i Sterowania Laboratorium energoelektroniki

6. TRANZYSTORY UNIPOLARNE

Szacowanie mocy czynnej straty dynamiczne w tranzystorach MOSFET (obwód mocy)

Rozmaite dziwne i specjalne

W książce tej przedstawiono:

Politechnika Białostocka

LABORATORIUM PRZYRZĄDÓW I UKŁADÓW MOCY. Właściwości dynamiczne tranzystorów polowych Tranzystory IGBT

Polaryzacja wsteczna BJT IGBT MOSFET

Elektronika. Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W10) Szkoły Policealnej Zawodowej.

LABORATORIUM PRZYRZĄDÓW I UKŁADÓW MOCY. Właściwości dynamiczne tranzystorów polowych Tranzystor IGBT

dr inż. Łukasz Starzak

Część 4. Zmiana wartości napięcia stałego. Stabilizatory liniowe Przetwornice transformatorowe

Tranzystory polowe FET(JFET), MOSFET

Złącza p-n, zastosowania. Własności złącza p-n Dioda LED Fotodioda Dioda laserowa Tranzystor MOSFET

Część 4. Zagadnienia szczególne

TRANZYSTORY - PORÓWNANIE WYKŁAD 15 SMK

Tranzystory polowe JFET, MOSFET

7. TYRYSTORY 7.1. WSTĘP

Podzespoły i układy scalone mocy część II

Politechnika Poznańska, Instytut Elektrotechniki i Elektroniki Przemysłowej, Zakład Energoelektroniki i Sterowania Laboratorium energoelektroniki

Równanie Shockley a. Potencjał wbudowany

Diody i tranzystory. - prostownicze, stabilizacyjne (Zenera), fotodiody, elektroluminescencyjne, pojemnościowe (warikapy)

Ćwiczenie nr 6 (część teoretyczna) Przełączanie tranzystora

5. Tranzystor bipolarny

Część 1. Wprowadzenie. Przegląd funkcji, układów i zagadnień

Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki Politechniki Wrocławskiej STUDIA DZIENNE. Badanie tranzystorów unipolarnych typu JFET i MOSFET

Dobór współczynnika modulacji częstotliwości

Przyrządy półprzewodnikowe część 3

Elementy i Układy Sterowania Mocą

ĆWICZENIE 4 CHARAKTERYSTYKI STATYCZNE TRANZYSTORA BIPOLARNEGO

EUROELEKTRA. Ogólnopolska Olimpiada Wiedzy Elektrycznej i Elektronicznej. Rok szkolny 2012/2013. Zadania dla grupy elektronicznej na zawody II stopnia

PL B1. POLITECHNIKA OPOLSKA, Opole, PL BUP 05/18. JAROSŁAW ZYGARLICKI, Krzyżowice, PL WUP 09/18

Uniwersytet Pedagogiczny

Liniowe układy scalone. Budowa scalonego wzmacniacza operacyjnego

ELEKTRONIKA ELM001551W

Przykładowe pytania do przygotowania się do zaliczenia poszczególnych ćwiczeń z laboratorium Energoelektroniki I. Seria 1

Tranzystory bipolarne

Diody półprzewodnikowe cz II

Przyrządy półprzewodnikowe część 4

Sztuka elektroniki. Cz. 1 / Paul Horowitz, Winfield Hill. wyd. 10. Warszawa, Spis treści

Rozmaite dziwne i specjalne

Przetwornice napięcia. Stabilizator równoległy i szeregowy. Stabilizator impulsowy i liniowy = U I I. I o I Z. Mniejsze straty mocy.

Elektronika: Polaryzację złącza w kierunku zaporowym i w kierunku przewodzenia (pod rozdz. 6.3). Charakterystykę diody (rozdz. 7).

Transkrypt:

Właściwości tranzystora MOSFET jako przyrządu (klucza) mocy Zalety sterowanie polowe niska moc sterowania wyłącznie nośniki większościowe krótki czas przełączania wysoka maksymalna częstotliwość pracy mała energia wydzielana podczas przełączania (moc strat dynamicznych) Wady wyłącznie nośniki większościowe mała gęstość prądu głównego I D przy danym napięciu głównym U DS J = J n =e µ n N D E =γ E = 1 ρ E wysoka rezystywność wysoka rezystancja w stanie przewodzenia P dyn =W on W off f s =I D(on) U D(off) t r t f f s U br = ε E 2 crit 2e N D 2ε U r e N D W sc = R DS(on) =ρ W A wysoki spadek napięcia na obwodzie głównym U DS(on) duża energia wydzielana w czasie przewodzenia (moc strat statycznych) 2 P stat =D I D(on) U D(on) =D I D(on) R DS(on) Łukasz Starzak, Podzespoły i układy scalone mocy, 2009/10 11

Tranzystor polowy superzłączowy Modyfikacja struktury VDMOS tranzystora MOSFET SJMOS = Super-Junction MOS CoolMOS nazwa handlowa firmy Infineon SFET = Super Field-Effect Transistor zamiast złącza PN bramka wydłużona w dół Pole elektryczne de d x =e N D ε kiedy osiągnie wartość krytyczną, przyrząd ulega przebiciu lawinowemu przy złączu półprzewodnikowym obszar ładunku przestrzennego, tj. pozbawiony nośników Źródło: Pattanayak D.N. et al.: Low Voltage Super Junction Technology, ISPS 2006 Łukasz Starzak, Podzespoły i układy scalone mocy, 2009/10 12

Zasada działania Stan blokowania odpowiednie domieszkowanie, szerokości warstw dryftu i podłoża, oraz przeplatanie tych warstw z dużą gęstością, umożliwiają wzajemne zniesienie wpływu ładunków przestrzennych i wysoki obszar środkowy zachowuje się jak niedomieszkowany w związku z tym rośnie wytrzymałość napięciowa mimo że domieszkowanie obszaru N- nie zmienia się lub też można uzyskać niezmienioną wytrzymałość napięciową przy większej koncentracji domieszkowania Źródło: Pattanayak D.N. et al.: Low Voltage Super Junction Technology, ISPS 2006 Łukasz Starzak, Podzespoły i układy scalone mocy, 2009/10 13

Przyrządy wysokonapięciowe klasyczny MOSFET mocy (VDMOS, LDMOS): R on U br 2 SJMOS: R on U br Przyrządy niskonapięciowe Konsekwencje dla stanu przewodzenia niska rezystancja bez zwiększenia powierzchni przekroju a więc bez zwiększenia pojemności związanych z bramką maksymalna częstotliwość pracy prąd bramki przy przełączaniu problemem jest odcinanie drogi przepływu prądu przez obszar ładunku przestrzennego Źródło: Pattanayak D.N. et al.: Low Voltage Super Junction Technology, ISPS 2006 Łukasz Starzak, Podzespoły i układy scalone mocy, 2009/10 14

Układy o działaniu ciągłym Sterowanie tranzystorów BJT di C =h 21 di B h 21 wzmocnienie małosygnałowe w danym pkt. pracy zastosowanie w elektronice mocy: wzmacniacze akustyczne klas A, B i pokrewnych liniowe stabilizatory napięcia Metody projektowe znane z elektroniki sygnałowej tranzystory mocy, połączenia Darlingtona układy wielostopniowe Łukasz Starzak, Podzespoły i układy scalone mocy, 2009/10 15

Tranzystor BJT jako klucz Sterowanie tranzystorów BJT w układach impulsowych I C =β f I B β f statyczne wzmocnienie prądowe przy pracy normalnej w układzie wspólnego emitera (typowe w układach o działaniu przełączającym) celem jest możliwość przewodzenia prądu obciążenia przy niskim spadku napięcia (U CE ), a nie uzyskanie danej relacji I C do I B wartość I C narzucona z zewnątrz przez źródło, przekształtnik, odbiornik częsta praca ze wzmocnieniem wymuszonym Łukasz Starzak, Podzespoły i układy scalone mocy, 2009/10 16

Punkt pracy w stanie przewodzenia Zależność wzmocnienia od prądu kolektora przyczyny BU1508DX, I C(rat) = 8 A, β f(nom) = 13 α = α e α t zwarcia baza-emiter charakterystyka podawana dla U CE =const, w zakresie aktywnym wartość znamionowa maksymalna, a nie występująca dla prądu znamionowego Zakres nasycenia duża liczba nośników nadmiarowych niski spadek napięcia niska statyczna moc strat powolne wyłączanie wysoka dynamiczna moc strat Łukasz Starzak, Podzespoły i układy scalone mocy, 2009/10 17

Wyłączanie Usuwanie nośników z bazy prądem wstecznym przyspieszenie przełączania mniejsze straty energii przebiegi podobne do diody PIN Układ przeciwnasyceniowy Bakera Łukasz Starzak, Podzespoły i układy scalone mocy, 2009/10 18

Praktyczne układy sterowania Zasilanie dwubiegunowe Zasilanie jednobiegunowe Przyspieszenie wyłączania Łukasz Starzak, Podzespoły i układy scalone mocy, 2009/10 19

Realizacja układów sterowania Źródło prądu bramki Nieidealne źródło prądu (źródło napięcia / rezystancja) Zabezpieczenie przepięciowe + Dezaktywacja cewki na czas załączania Łukasz Starzak, Podzespoły i układy scalone mocy, 2009/10 20

Układ sterowania z transformatorem Idea działania u p =L tra di p dt di u s =L B,T2 trc M di p dt dt M =k L tra L trc μ gdyż L tra, L trc μ załączamy T 2 i p (obwód rezonansowy LC 1 ) u p >0 u s >0 i B,T2 >0 T 2 załączony L trb włączone odwrotnie u BE,T1 <0 T 1 wyłączony i p nasycenie transformatora μ M u s i B,T2 i C,T2 =i p u p <0 u BE,T2 <0 T 2 wyłączany L trb włączone odwrotnie u trb >0 T 1 załączany Łukasz Starzak, Podzespoły i układy scalone mocy, 2009/10 21