Wyniki 11-20 spośród 43 dla zapytania: authorDesc:"Janusz ZARĘBSKI"

Modelowanie tranzystorów SiC-MOS

Czytaj za darmo! »

Węglik krzemu SiC (Silicon Carbide), z uwagi na swoje korzystne właściwości wyrażane wartościami takich parametrów jak: krytyczne natężenie pola elektrycznego, koncentracja nośników samoistnych oraz szerokość przerwy energetycznej [1] jest atrakcyjnym materiałem do produkcji elementów półprzewodnikowych. Od początku ubiegłej dekady w laboratoriach trwają intensywne prace nad wytworzeniem tranzystora MOS z węglika krzemu. W 1992 r. wytworzono pierwszy taki tranzystor na napięcie 100 V [2], a już w 2005 r. pojawiła się informacja o działającej konstrukcji tranzystora z węglika krzemu na napięcie 14 kV [3]. Jednakże aktualne możliwości technologiczne nie pozwalają firmom na komercyjną produkcję tranzystorów SiC-MOS. Pomimo to, już dzisiaj podejmowane są próby formułowania model[...]

SPICE-aided Modelling of Monolithic PWM Switched Voltage Regulators Including the Bipolar Output Stage with Selfheating Taken into Account

Czytaj za darmo! »

The problem of modelling a class of monolithic PWM switched voltage regulators including the bipolar output stage with the use of SPICE is considered in this paper. The STMicroelectronics regulator L296 dedicated for switched-mode power supplies based on the BUCK converter has been chosen for detailed investigations. A new large-signal electrothermal macromodel of this regulator for SPICE is presented. The correctness of the proposed macromodel has been verified experimentally. Streszczenie -W pracy rozważany jest problem modelowania w programie SPICE monolitycznych regulatorów impulsowych realizujących sterowanie PWM i zawierających bipolarny stopień wyjściowy. Szczegółowe rozważania przeprowadzono na przykładzie regulatora L296, produkowanego przez STMicroelectronics i przeznaczone[...]

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 [...]

Wpływ modelu tranzystora MOS na charakterystyki przetwornicy BOOST w stanie ustalonym

Czytaj za darmo! »

W pracy porównano charakterystyki przetwornicy BOOST w stanie ustalonym uzyskane przy wykorzystaniu modeli tranzystora MOS o różnym poziomie złożoności. Rozważano zależności napięcia wyjściowego, sprawności energetycznej oraz temperatury wnętrza tranzystora od współczynnika wypełnienia sygnału sterującego, rezystancji obciążenia oraz częstotliwości sygnału sterującego. Poprawność wyników obliczeń zweryfikowano doświadczalnie. Porównano również czasy trwania obliczeń uzyskanych przy wykorzystaniu rozważanych modeli. Abstract - In the paper boost converter characteristics at the steady state obtained with the use of MOSFET models of various complexity and accuracy are compared. The analyses were performed by SPICE. The dependencies of the converter output voltage, the watt-hour efficiency and the MOSFET inner temperature on the frequency and the pulse-duty factor of the MOSFET control signal as well as the load resistance are considered. The correctness of the calculation results was verified experimentally. The times of the analyses of the converter corresponding to the considered models of the MOS transistor are compared, too. (Influence of MOSFET model form on boost converter characteristics at the steady state) Słowa kluczowe - tranzystor MOS, przetwornica BOOST, modelowanie Keywords - MOS transistors, BOOST converters, modelling Wprowadzenie Przetwornice dc-dc są powszechnie wykorzystywane w układach zasilających [1]. Wśród przetwornic podwyższających napięcie o mocy wyjściowej nie przekraczającej kilkuset watów najczęściej wykorzystuje się przetwornicę BOOST [2, 3] pokazaną na rys.1, w której elementem kluczującym jest tranzystor mocy MOS. Rys. 1. Dławikowa przetwornica BOOST Przy projektowaniu i analizie układów elektronicznych, w tym przetwornic dc-dc, wykorzystuje się programy komputerowe, wśród których jednym z najpopularniejszych jest obecnie program SPICE [2, 4]. Dokładność wyników obliczeń oraz czas ich trwania zależą m.i[...]

Investigations of thermal parameters of GaAs and SiC MESFETs

Czytaj za darmo! »

The paper deals with a problem of measuring of the thermal parameters - the thermal resistance and the transient thermal impedance of MESFETs made of both the gallium arsenide (GaAs-MESFET) and silicon carbide (SiC-MESFETs). The measuring set proposed by the authors, is presented. SiC and GaAs MESFETs operating at different cooling conditions are investigated. The strong influence of the ambient temperature and the device dissipated power on the device thermal parameters are observed. The new analytical dependence of the MESFET thermal resistance on the ambient temperature and the dissipated power is proposed. (Badanie parametrów termicznych tranzystorów GaAs i SiC MESFET). Streszczenie. Praca dotyczy problematyki pomiaru i modelowania parametrów termicznych - rezystancji termicznej oraz przejściowej impedancji termicznej tranzystorów MESFET wykonanych z arsenku galu (GaAs-MESFET) oraz węglika krzemu (SiC-MESFET). Omówiono metodę pomiaru parametrów termicznych tranzystorów MESFET z wykorzystaniem zaproponowanego przez autorów systemu pomiarowego. Przedstawiono wpływ temperatury otoczenia oraz mocy cieplnej wydzielanej w tranzystorach na wartości ich parametrów termicznych. Keywords: MESFETs, modeling, thermal variable measurement, temperature measurement. Słowa kluczowe: tranzystory MESFET, modelowanie, pomiar parametrów termicznych, pomiar temperatury. Introduction Power MESFETs (Metal-Semiconductor Field Effect Transistors) have found applications in high frequency radiocommunication circuits e.g. power amplifiers, mixers and oscillators. This is observed, that increase of the device inner (junction) temperature, resulting from the selfheating, influences on the static and dynamic characteristics of the power MESFETs. So, values of the thermal parameters: the thermal resistance and the transient thermal impedance of the considered devices have to be known. The inner-to-ambient transient thermal impedance Zthj-a(t) of a semiconducto[...]

Wpływ doboru elementów półprzewodnikowych na charakterystyki przetwornicy buck


  Dławikowa przetwornica buck, której schemat pokazano na rys. 1, należy do najczęściej wykorzystywanych układów energoelektronicznych. Znajduje ona zastosowanie głownie w układach zasilających [1]. Właściwości rozważanej przetwornicy zależą od wartości parametrów jej elementów składowych, w szczególności półprzewodnikowych elementów kluczujących [2]. Typowo w rozważanej klasie przetwornic wykorzystywane są krzemowe elementy kluczujące, ale coraz częściej pojawiają się doniesienia o zastosowaniu elementów półprzewodnikowych z węglika krzemu do konstrukcji przetwornic dc-dc [3, 4]. Obecnie przy projektowaniu i analizie układów elektronicznych powszechnie wykorzystuje się specjalizowane programy komputerowe, do których należy również program SPICE [5- 7]. Programy takie wymagają modeli elementów elektronicznych uwzględniających zjawiska zachodzące w tych elementach i istotne z punktu widzenia analizowanego układu. Jednym z istotnych zjawisk zachodzących w elementach półprzewodnikowych zawartych w przetwornicach dc-dc jest zjawisko samonagrzewania [1, 5, 7]. W celu uwzględnienia tego zjawiska w analizach niezbędne są specjalne modele nazywane modelami elektrotermicznymi [2, 7]. Specyfika układów impulsowych powoduje, że elektrotermiczne modele elementów półprzewodnikowych dedykowanych do analizy przetwornic dc-dc muszą dokładnie modelować właściwości tych elementów jedynie w stanie ich włączenia oraz wyłączenia. Jednocześnie modele te powinny umożliwiać uzyskanie wyniku obliczeń w krótkim czasie. Wymienionych właściwości nie posiadają tzw. globalne modele elektrotermiczne, opisane m.in. w pracach [8-10] i dlatego nie nadają się one do zastosowania w analizach przetwornic dc-dc. Próby zastosowania elektrotermicznych modeli diody Schottky’ego i tranzystora MESFET, opisanych m.in. w pracach [8, 9] skutkowały brakiem zbieżności obliczeń. Z kolei, jak wykazano w pracach [2, 7] hybrydowe modele elektrotermiczne zapewniają uzysk[...]

Wpływ doboru elementów półprzewodnikowych na charakterystyki przetwornicy boost


  Przetwornice dc-dc są powszechnie wykorzystywane w elektronicznych układach zasilających. Jedną z najpopularniejszych jest przetwornica boost, która umożliwia podwyższenie wartości napięcia [1-3]. Przetwornica ta, której schemat pokazano na rys. 1, zawiera tranzystor kluczujący (bipolarny lub polowy), diodę, dławik, kondensator oraz rezystancję obciążenia. Typowymi elementami półprzewodnikowymi wykorzystywanymi przy konstrukcji przetwornic dc-dc są tranzystory MOSFET oraz dioda Schottky’ego.Od kilku lat na rynku dostępne są półprzewodnikowe elementy mocy wykonane z węglika krzemu (SiC). Materiał ten, w porównaniu z krzemem, charakteryzuje się około 2,5-krotnie większą szerokością przerwy energetycznej, dużo mniejszą wartością koncentracji nośników samoistnych w temperaturze pokojowej, ponad 3-krotnie większą wartością przewodności cieplnej, a złącze SiC posiada 10-krotnie większą wartość krytycznego natężenia pola elektrycznego niż złącze krzemowe. Korzystne cechy węglika krzemu powodują, że elementy SiC, w porównaniu z elementami krzemowymi, legitymują się również korzystniejszymi wartościami parametrów eksploatacyjnych, np. większą wytrzymałością napięciową, korzystniejszymi właściwościami termicznymi oraz krótszymi czasami przełączania. Pierwszymi półprzewodnikowymi elementami mocy z węglika krzemu, które pojawiły się na rynku były tranzystory MESFET (2003) oraz diody Schottky’ego (2001). W literaturze od kilku lat można znaleźć doniesienia na temat wpływu elementów półprzewodnikowych na charakterystyki przetwornic dławikowych. Przykładowo, w pracy [4] porównano parametry robocze przetwornicy buck [...]

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[...]

SPICE modelling of PFC controller


  Switched mode power supplies commonly used in electronic installations cause changes for worse of the quality of energy in the line (power network). This phenomenon results from the fact that switched mode power supplies absorb a current from the power network in the pulses form. Thus, power supplies can be treated as the nonlinear RLC load [1] of the power network and the power consumed by switched mode power supplies comprises two components: active and reactive powers. The second quality of energy influences disadvantageously the operation of many installations connected to the power network, e.g. electrical machines, causing an additional increment of their winding temperature [2]. One of the most important parameters characterizing the electrical installation influencing the electrical energy quality is the power factor (PF), defined as the quotient of an average apparent power consumed by any electrical installation. To obtain a high value of PF, a switched mode power supply input current should be formed in such a way as to get the sinusoidal course of current synchronized with the course of the power network voltage (line voltage). To get the proper shape of the switched mode power supply input current, special circuits of power factor correction (PFC) are used. Currently, the predominant role is played by active PFC consisting of dc-dc converters and special integrated circuits working as a PFC controller [1]. Today, a lot of concerns offer such circuits, that realize different algorithms of power factor corrections described in [1]. Designing and analysing electronic circuits demand the use of credible models of circuit elements, acceptable by the proper software, e.g. SPICE. There is no information about the models of PFC controllers for SPICE. In this paper, which is an extended version of the paper [7], the authors present a new model of a PFC controller realizing the control of the average value of current. For [...]

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[...]

« Poprzednia strona  Strona 2  Następna strona »