Wyniki 1-10 spośród 10 dla zapytania: authorDesc:"JACEK DĄBRoWSKI"

Modelowanie izotermicznych oraz nieizotermicznych statycznych charakterystyk diod MPS z węglika krzemu

Czytaj za darmo! »

Węglik krzemu (SiC) jest materiałem, z którego od kilkunastu lat wytwarzane są półprzewodnikowe elementy mocy. Wśród dostępnych obecnie w sprzedaży elementów należy wymienić m.in. diody Schottky’ego mocy, diody MPS mocy, tranzystory MESFET oraz tranzystory JFET [1-4]. Diody SiC-MPS (Merged P-i-n Schottky) są oferowane przez firmę Infineon Technologies od 2006 r. [4,5]. Stanowią one równoległe połączenie struktury diody Schottkyego, posiadającej złącze metal-półprzewodnik (m-s), ze strukturą diody p-i-n [5,6]. Diody MPS charakteryzują się niskim napięciem przewodzenia i właściwościami dynamicznymi (krótki czas odzyskiwania zdolności zaworowych) odpowiadającymi diodom Schottky’ego oraz wysokim napięciem blokowania i małym prądem wstecznym odpowiadającym diodom p-i-n [...]

Electrothermal Model of SiC Power Schottky Diodes

Czytaj za darmo! »

The paper concerns the problem of modelling d.c. characteristics of commercial SiC power Schottky diodes with self-heating taken into account. The electrothermal model of the investigated devices is proposed and experimentally verified. The evaluation of accuracy of the elaborated model has been performed by comparison of measured and calculated characteristics of selected SiC power Schottky diodes. Streszczenie. Praca dotyczy problemu modelowania, z uwzględnieniem zjawiska samonagrzewania, prądowo-napięciowych charakterystyk komercyjnie dostępnych diod Schottky’ego mocy wykonanych z węglika krzemu. Zaproponowano i eksperymentalnie zweryfikowano elektrotermiczny model rozważanych w pracy elementów półprzewodnikowych. Ocenę dokładności modelu przeprowadzono poprzez porównanie charakterystyk obliczonych w programie SPICE z charakterystykami zmierzonymi wybranych diod Schottky’ego z węglika krzemu. (Model elektrotermiczny diod Schottky’ego mocy wykonanych z węglika krzemu) Słowa kluczowe: dioda Schottky’ego, węglik krzemu, modelowanie, samonagrzewanie. Keywords: Schottky diode, silicon carbide, modelling, self-heating. Introduction Power Schottky diodes are very popular unipolar devices, often used in Switch Mode Power Supplies. The essential advantage of Schottky diodes is a low value of the capacitance (only junction capacitance exists), what results in high speed of the device switching. On the other hand the main drawback of the considered devices, especially made of silicon, is relatively low value of the breakdown voltage and a high value of the reverse current [1]. The improvement of properties of the considered power devices is possible by using wide band-gap materials, as: silicon carbide (SiC), gallium nitride (GaN) or diamond (C), in the fabrication process. Currently, due to advancement of technology, the most promising one is silicon carbide. Since 2001, 300 V and 600 V SiC power Schottky diodes ma[...]

Problematyka modelowania w programie SPICE charakterystyk stałoprądowych elektroizolowanych diodowych modułów mocy zawierających diody typu PiN oraz diody typu FRED


  W półprzewodnikowych elementach elektronicznych, znajdujących zastosowanie w energoelektronice, coraz częściej stosowane są podłoża elektroizolowane. Charakterystyczną właściwością tych elementów jest izolacja wszystkich wyprowadzeń, a zatem także wewnętrznej struktury półprzewodnikowej, od podstawy odprowadzającej ciepło z obudowy. Wśród rozwiązań technicznych pozwalających uzyskać podłoża elektroizolowane należy wymienić technologię DCB (Direct Copper Bonding) oraz technologię DAB (Direct Aluminum Bonding) [1, 2]. Podłoża tego typu bazują przede wszystkim na ceramice Al2O3 lub AlN. Ceramiczne płytki podłożowe typu DCB metalizowane są miedzią, natomiast w przypadku podłoży typu DAB jako metal wykorzystywane jest aluminium. Materiały na podłoża elektroizolowane dobierane są między innymi pod kątem współczynnika rozszerzalności cieplnej tak, aby jego wartość była zbliżona do wartości współczynnika rozszerzalności cieplnej struktury półprzewodnikowej osadzanej na takim podłożu. Elementy elektroizolowane często są określane mianem modułów lub bloków. Obecnie tego typu elementy mogą zawierać w obudowie pojedyncze przyrządy mocy (np. diody, tranzystory MOSFET, tranzystory IGBT, tyrystory) lub kilka przyrządów (tego samego typu lub różnych) połączonych wewnętrznie w różnych konfiguracjach. Wytwarzane są również specjalizowane cyfrowe moduły elektroizolowane, zawierające w jednej obudowie także przyrządy mocy, określane mianem IPM (Intelligent Power Modules) lub SPM (Smart Power Modules) dedykowane w szczególności do przekształtników energii elektrycznej [3]. Podczas projektowania układów elektronicznych lub energoelektronicznych przy wykorzystaniu komputerowych programów symulacyjnych, np. programu SPICE, istotne jest, aby dysponować wiarygodnymi modelami użytych elementów. Szczególnie w przypadku programu SPICE wystarczające jest dysponowanie wartościami parametrów modeli elementów wbudowanych w ten program. Niestety producenci m[...]

Analiza wpływu temperatury na właściwości impulsowe diod Schottky'ego mocy

Czytaj za darmo! »

Analiza procesu przełączania diod jest istotna w układach impulsowych, np. w przetwornicach dc-dc. W układach tych coraz częściej wykorzystywane są unipolarne diody Schottky- 'go mocy, wykonane z krzemu lub z węglika krzemu. Charakteryzują się one brakiem efektu gromadzenia nośników mniejszościowych w obszarze bazy diody (brak pojemności dyfuzyjnej). Dzięki temu uzyskuje się dużą szyb[...]

Pomiary parametrów cieplnych elementów półprzewodnikowych wykonanych z węglika krzemu

Czytaj za darmo! »

W pracy przedstawiono wyniki pomiarów przejściowej impedancji termicznej i rezystancji termicznej elementów mocy wykonanych z węglika krzemu: tranzystora MESFET oraz diody MPS. Zaproponowano analityczny model opisujący zależność rezystancji termicznej badanych elementów od mocy i temperatury otoczenia. Abstract. In the paper results of measurements of the transient thermal impedance and the thermal resistance of the silicon carbide power semiconductor devices, i.e. MESFETs and MPS diodes, are presented. As the result of these measurements, the thermal resistance dependence on both the power dissipated in the investigated devices and the ambient temperature is proposed in the paper. (Measurements of thermal parameters of silicon carbide semiconductor devices). Słowa kluczowe: parametry cieplne, samonagrzewanie, węglik krzemu. Keywords: thermal parameters, selfheating, silicon carbide. Wprowadzenie Wzrost temperatury otoczenia Ta, jak również wzrost temperatury wnętrza (złącza) elementu półprzewodnikowego Tj, wynikający ze zjawiska samonagrzewania, jak opisano m.in. w pracach [1, 2], w istotny sposób może wpływać na właściwości statyczne oraz dynamiczne elementu, w szczególności półprzewodnikowego elementu mocy. Istnieje zatem potrzeba określenia właściwości cieplnych tego typu elementów. Ważnym parametrem charakteryzującym właściwości cieplne elementu półprzewodnikowego jest przejściowa impedancja termiczna pomiędzy wnętrzem elementu i otoczeniem Zth(t), zdefiniowana jako odpowiedź termiczna elementu na pobudzenie mocą pth(t) = PH1(t) w postaci uskoku Heaviside’a: (1)     p t T t T Z t th j a th   gdzie Tj(t) jest zmienną w czasie temperaturą wnętrza elementu. Popularny i często stosowany model przejściowej impedancji termicznej elementu półprzewodnikowego ma postać [1]: (2)       =[...]

Analysis of long-time efficiency of photovoltaic installation DOI:10.15199/48.2017.02.44

Czytaj za darmo! »

W pracy przedstawiono wyniki długookresowych badań instalacji fotowoltaicznej zlokalizowanej w Akademii Morskiej w Gdyni. Zaprezentowano krótki opis rozważanej instalacji fotowoltaicznej i stacji pogodowej umożliwiającej ciągłe monitorowanie stanu pogody w miejscu zamontowania instalacji fotowoltaicznej. Pokazano wybrane wyniki pomiarów parametrów eksploatacyjnych rozważanej instalacji uzyskane w wybranych dniach oraz odpowiadające im wyniki pomiarów gęstości mocy promieniowania słonecznego. (Analiza długookresowej wydajności instalacji fotowoltaicznej). Abstract. In the paper the results of long-time investigations of the photovoltaic installation situated in Gdynia Maritime University are presented. A short description of the considered installation and the weather station making possible continuous monitoring of weather parameters are included. The selected results of measurements of exploitive parameters of the considered installation obtained in the selected days and the corresponding to them results of measurements of power density of solar radiation are shown. Słowa kluczowe: Systemy fotowoltaiczne, parametry pogodowe, pomiary. Keywords: Photovoltaic systems, weather parameters, measurements. Introduction Photovoltaic installations are used more and more often in households, in objects of public utility and in great solar power stations [1, 2, 3]. A drawback of these installations is variability of their efficiency at different seasons of the year and at different times of the day [1]. The efficiency of such installations strongly depends on weather conditions, characterized, among other things by power density of solar radiation and temperature [3, 4, 5]. A basic component of the considered photovoltaic system are photovoltaic panels. The value of electrical power produced in such panels depends also on the direction of the wind and its speeds, because these parameters influence efficiency of convection of heat generated in[...]

Badanie wpływu zacienienia i wygięcia na charakterystyki elastycznego panelu fotowoltaicznego DOI:10.15199/13.2017.5.5


  W artykule zaprezentowano wyniki pomiarów charakterystyk elastycznego panelu fotowoltaicznego wytworzonego w technologii CIGS. Badania prowadzono w warunkach naturalnego nasłonecznienia dla różnych przypadków zacienienia oraz wygięcia rozważanego panelu. Na podstawie wykonanych pomiarów wyznaczono wartości jego wybranych parametrów elektrycznych. Słowa kluczowe: ogniwo fotowoltaiczne, elastyczny panel fotowoltaiczny, CIGS, pomiary.W ostatnich latach obserwowany jest intensywny rozwój fotowoltaiki związany zarówno z nowymi technologiami wytwarzania ogniw fotowoltaicznych, jak i z nowymi rozwiązaniami konstrukcyjnymi tych ogniw. Intensywne prace laboratoryjne prowadzone są m.in. nad ogniwami perowskitowymi [1], ogniwami barwnikowymi [2], czy też ogniwami wielozłączowymi [3]. Obecnie wiele nowych technologii fotowoltaicznych jest w stadium badań laboratoryjnych lub są one bardzo drogie, np. fotowoltaika skoncentrowana, wykorzystująca panele fotowoltaiczne z ogniwami wielozłączowymi i koncentratorami promieniowania słonecznego. Klasyczne krzemowe ogniwa fotowoltaiczne pozwalają na wytwarzanie jedynie sztywnych paneli fotowoltaicznych. Ogranicza to pole ich możliwych zastosowań do takich aplikacji jak autonomiczne lub sprzężone z siecią energetyczną systemy fotowoltaiczne montowane na odpowiednich konstrukcjach nośnych. Integracja oraz zespalanie sztywnych ogniw i paneli z obiektami budowlanymi i technicznymi, które charakteryzują się powierzchniami zakrzywionymi jest utrudniona, co pokazują m.in. prace [4, 5, 6]. Do obiektów takich należą m.in. futurystyczne budynki, łodzie, pojazdy elektryczne, statki powietrzne i urządzenia przenośne. Równie istotnym problemem jest trudność w transporcie sztywnych modułów, szczególnie jeżeli stanowią one źródło energii dla urządzenia przenośnego. Rozwiązaniem tych problemów są technologie umożliwiające wytwarzanie cienkowarstwowych ogniw elastycznych. Jedną z nich jest technologia diselenku [...]

Nonlinear compact thermal model of SiC power semiconductor devices


  Abstraction of the heat dissipated in semiconductor devices depends generally on three phenomena: conduction, convection and radiation [1, 2]. One of these mechanisms can be dominant depending on the inner temperature Tj of the chip and on the difference of the temperatures between the device case and the surrounding [1]. In modeling of the device cooling the microscopic or macroscopic thermal models are used [2, 3]. In the microscopic models the space distribution of the temperature in the chip is considered. Unfortunately, these models are complex, therefore they need a long time of calculations and practically they can be only used for an analysis of thermal properties of the chip of the discrete semiconductor devices [4, 5]. On the other hand, the compact thermal models are willingly used in the analysis of electronic circuits [6, 7, 8]. The compact thermal models describe the difference between the device inner temperature (corresponding to one or a few selected points) and the ambient temperature Ta generally expressed by the convolution of the thermal power pth dissipated in the device and the derivative of the transient thermal impedance Z(t) of the device [9]. In the static (d.c.) conditions the difference of the temperatures Tj and Ta is equal to the product of the power pth (the constant value) and the thermal resistance Rth. The parameter Rth corresponds to the value of Z(t) in the thermal steady-state. The device compact thermal model instead of the convolution integral is very often formulated as an equivalent electrical circuit of the form of the Cauer [10] or the Foster [3, 4, 6, 7, 11] networks representing the device transient thermal impedance, excited by the current source of the efficiency corresponding to the power dissipated in the device [5, 7, 10]. As it results from, e.g. [8, 10], both the network constructions of the thermal model (Fig. 1) are fully equivalent from the point of view of the termina[...]

Laboratorium projektowania i konstrukcji urządzeń elektronicznych


  W artykule przedstawiono badawczo-dydaktyczne laboratorium projektowania i konstrukcji urządzeń elektronicznych, uruchomione w Katedrze Elektroniki Morskiej Akademii Morskiej w Gdyni. Opisano koncepcję laboratorium, etapy procesu dydaktycznego oraz najważniejsze urządzenia stanowiące wyposażenie laboratorium. Wskazany został obszar zadań badawczych i dydaktycznych, w którym to laboratorium może być użyteczne. Rozwój technologii elektronicznej umożliwia miniaturyzację urządzeń elektronicznych, ograniczenie kosztów obudowy oraz zmniejszenie zapotrzebowania na energię elektryczną. Bardzo duży wpływ na miniaturyzację urządzeń elektronicznych ma rozpowszechnienie się technologii montażu powierzchniowego elementów elektronicznych. Elementy stosowane w tym montażu (SMD) cechują się mniejszymi rozmiarami geometrycznymi oraz mniejszym rozstawem wyprowadzeń zewnętrznych niż klasyczne elementy do montażu przewlekanego (THD) [1]. Z drugiej strony montaż elementów elektronicznych w obudowach THD nie wymaga specjalistycznej aparatury i może być z powodzeniem realizowany w warunkach amatorskich. Z tego powodu przez wiele lat laboratorium projektowania i konstrukcji urządzeń elektronicznych nie wymagało skomplikowanego wyposażenia, gdyż montaż przewlekany można było zrealizować jako montaż manualny. Obecnie nowoczesne układy scalone są w dużej mierze wytwarzane tylko w obudowach SMD. Dlatego badania układów elektronicznych zawierających nowoczesne układy scalone wymagają wykorzystania urządzeń technicznych umożliwiających wytworzenie precyzyjnych płytek drukowanych (PCB), nadruk pasty lutowniczej na polach lutowniczych, umieszczenie elementów SMD na płytce drukowanej oraz wykonanie lutowania rozpływowego [1]. W artykule opisano laboratorium badawczo-dydaktyczne projektowania i konstrukcji urządzeń elektronicznych zorganizowane w Katedrze Elektroniki Morskiej Akademii Morskiej w Gdyni. W dalszej części artykułu przedstawiono koncepcję reali[...]

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[...]

 Strona 1