Текущая техника инъекции

Техника подачи тока представляет собой метод, разработанный для уменьшения переходных процессов при выключении силовых биполярных полупроводниковых приборов. Он был разработан и опубликован доктором С. Эйо из Стаффордширского университета ( Великобритания ) в 2007 году.

Фон

Переходный процесс переключения при выключении силовых биполярных полупроводниковых устройств на основе кремния , вызванный накопленным зарядом в устройстве в состоянии прямой проводимости, ограничивает скорость переключения устройства, что, в свою очередь, ограничивает эффективность приложения, в котором оно используется.

Различные методы, такие как контроль срока службы несущей, эффективность ввода и устройства буферного уровня, использовались для минимизации переходных процессов при переключении при выключении, но все они приводят к компромиссу между потерями во включенном состоянии и скоростью переключения.

Подробности техники

Текущая техника инжекции, рассмотренная в публикациях доктора Эйо, оптимизирует переходные процессы переключения силовых диодов , тиристоров и биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT) без необходимости изменения структуры этих устройств. Для реализации метода инжекции тока была разработана схема инжекции тока , результаты которой показывают, что подача дополнительного тока во время переходного процесса переключения может уменьшить заряд обратного восстановления данного силового диода и тиристора , а также уменьшить хвостовой ток биполярного изолированного затвора. транзисторы .

Практические экспериментальные результаты на диодах и тиристорах показали, что требуемая амплитуда инжектируемого тока пропорциональна пиковому току обратного восстановления, и доказали, что в этих устройствах происходит мгновенное увеличение рекомбинации носителей тока во время подачи дополнительного тока. Это помогает предотвратить проведение устройством большого отрицательного тока, что, в свою очередь, уменьшает заряд обратного восстановления и время обратного восстановления. Результаты, полученные в экспериментах с биполярными транзисторами с изолированным затвором, показали значительное сокращение времени, когда ток падает до нуля, когда противоположный ток подается в устройство во время его переходного процесса при выключении. Дальнейшие результаты численного моделирования показали, что введенный противоположный ток временно увеличивает рекомбинацию в устройстве и, следовательно, уменьшает количество извлеченных избыточных носителей, хранящихся внутри устройства.

Чтобы предотвратить коммутацию цепи и соединение между цепью подачи тока и основной испытательной схемой, к которой подключено тестируемое устройство (ИУ), была разработана неинвазивная схема для магнитной связи двух цепей.

Таким образом, метод подачи тока позволяет использовать устройства с низким прямым падением напряжения для высокочастотных приложений. Это также означает более низкую стоимость устройств, поскольку на этапах производства требуется меньше этапов обработки, где снижается потребность в методах контроля срока службы носителей. Это устранило необходимость в том, чтобы полупроводниковое устройство, используемое в схеме подачи тока, имело высокое номинальное напряжение пробоя, а также обеспечивало электрическую изоляцию. Типичное применение этого метода в схеме прерывателя индуктивной нагрузки показало значительное снижение хвостового тока биполярных транзисторов с изолированным затвором , а также времени обратного восстановления и заряда используемого обратного диода .

Ссылки

Примечания

С. Эйо, Н. Шаммас, «Снижение хвостового тока IGBT за счет подачи тока», 43-я Международная конференция университетов по энергетике, Падуя, Италия, 1–4 сентября 2008 г.
С. Эйо, Н. Шаммас, «Схема прерывателя с технологией инжекции тока для увеличения рабочей частоты», 9-й международный семинар по силовым полупроводникам, Прага, Чехия, 27–29 августа 2008 г.
С. Эйо, Н. Шаммас, «Переключение силового диода», 41-я Международная конференция университетов по энергетике, Ньюкасл, Великобритания, 6–8 сентября 2006 г., том 2, стр. 564–568, цифровой идентификатор объекта 10.1109 / УПЭК.2006.367541
Н. Шаммас, С. Эйо, «Новый метод уменьшения обратного восстанавливающегося заряда силового диода», 12-я конференция Европейской силовой электроники и приложений, EPE 2007, Ольборг, Дания, 2–5 сентября. 2007 стр. 1 – 8, Цифровой идентификатор объекта 10.1109 / EPE.2007.4417713
Н. Шаммас, С. Эйо, «Новый метод уменьшения заряда обратного восстановления силового тиристора», 42-я Международная конференция университетов по энергетике, Брайтон, Великобритания, 4–6 сентября 2007 г., стр. 1222–1227, Цифровой идентификатор объекта 10.1109/УПЭК.2007.4469126
Н. Шаммас, С. Эйо, Д. Чамунд, «Полупроводниковые устройства и их использование в силовой электронике», World Scientific and Eng. Академия и общество, Венеция, Италия, 21–23 ноября 2007 г.
Н.Шаммас, С.Эйо, С.Натан, К.Шукры, Д.Чамунд, «Тепловые аспекты силовых полупроводниковых приборов и систем», VII конференция «Тепловые проблемы в электронике», MicroTherm'07, 24 – 28 июня 2007 г., Лодзь , Польша